EP3095656B1 - Method for selecting an operating mode of a hybrid vehicle - Google Patents

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EP3095656B1
EP3095656B1 EP16000919.7A EP16000919A EP3095656B1 EP 3095656 B1 EP3095656 B1 EP 3095656B1 EP 16000919 A EP16000919 A EP 16000919A EP 3095656 B1 EP3095656 B1 EP 3095656B1
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EP
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mode
evaluation
modes
ideal
determined
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EP3095656A3 (en
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Johannes Nuber
Elmar Kirchensteiner
Manuel Günnewicht
Matthias Hierlmeier
Sebastian Ovari
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MAN Truck and Bus SE
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Publication date
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Publication of EP3095656A3 publication Critical patent/EP3095656A3/en
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    • Y10S903/93Conjoint control of different elements

Definitions

  • the invention relates to a method for selecting an operating mode of a hybrid vehicle, in particular a method in which from a given set of possible operating modes of a hybrid powertrain optimal for the current operating time with respect to predetermined target criteria operating mode is selected with a corresponding optimal power distribution in the drive train.
  • the drive train is extended by at least one electrical machine and an associated electrical storage system.
  • various other operating modes such as electric driving, a boost operation, a brake recuperation, etc.
  • the various modes of operation of a hybrid powertrain must be sensibly used in vehicle operation in order to achieve the greatest possible reduction in fuel consumption.
  • other goals should also be taken into account, since the increase in fuel efficiency always takes place in the area of conflict between emission minimization, component protection and / or driving comfort.
  • it is therefore necessary to select an optimum operating mode with a corresponding optimum power distribution in the drive train from a predefined set of possible operating modes of the hybridized powertrain for the current operating time with regard to the predefined target criteria.
  • optimal controls which include a prediction horizon in the optimization problem (also called model-based predictive control (MPR)).
  • MPR model-based predictive control
  • Such approaches determine based on their input information, in a certain preview window (prediction horizon) in a given search space for the model under consideration an optimal trajectory of a state variable of the system, for example, the state of charge of the energy storage.
  • AI method-based operating strategies for controlling the energy systems in the hybrid vehicle are known.
  • publication [2] proposes a total cost function by means of which, in addition to the target criterion "fuel efficiency”, further target criteria such as, for example, drivability (ride comfort) are taken into account.
  • target criteria such as, for example, drivability (ride comfort)
  • partial cost functions correspond to the individual target criteria combined into a total cost function by means of a summation and then calculates the decision regarding the operating strategy from the total cost function.
  • the US 2015/0051775 A1 and the US 2011/0130901 A1 disclose methods for selecting a mode of operation of a hybrid vehicle in which, from a given set of possible modes of operation of a hybrid powertrain, an optimum mode with a corresponding optimal power distribution in the driveline is selected for the current operating time with respect to predetermined target criteria.
  • a disadvantage of the known approaches is that the optimization approaches based on such a combined total cost function require high computational effort and often are not suitable for real-time operation with regard to the limits of the computing capacity of current control devices. Furthermore, these approaches have the disadvantage that the optimization methods can not usually be adapted to further or changed target criteria with little adaptation effort, since interactions between the individual target criteria exist and adding additional sub-cost functions usually requires complex changes to the analytical formula of the total cost function ,
  • the object of the invention is, in particular, to provide a method for selecting a mode of operation of a hybrid vehicle in which, from a predefined set of possible modes of operation of a hybrid powertrain, an optimum mode of operation for the current operating time with respect to predetermined target criteria can be selected and with which the risk of erroneous decisions is minimized and with the same amount of computing time can be saved. Furthermore, a method is to be provided which can be easily and intuitively extended to additional target criteria.
  • a method for selecting a mode of operation of a hybrid vehicle in which, in a multi-stage process, one of the set of possible modes of operation of the vehicle or of the drive train with regard to predetermined optimization criteria, optimum operating mode is selected together with an optimal power distribution in the drive train.
  • the optimization criteria are also referred to below as the target criteria.
  • the decision to determine an optimal power distribution in the drive train is decoupled from the decision or selection of an optimal operating mode, ie, first the optimum power distribution is determined determined for each possible operating mode and then selected on the basis of this calculation result, the optimum operating conditions with respect to the target criteria.
  • a method of selecting the mode of operation of a hybrid vehicle in which a selected optimum operating mode with a corresponding optimum power distribution in the driveline is selected from a given set of possible modes of operation of a hybrid powertrain for the current operating time with respect to predetermined target criteria.
  • at least one evaluation variable is defined or determined in advance for the quantitative description of the respective target criterion.
  • the term "advance” is understood to mean a determination of the evaluation variables that are "offline", ie. H. not in the driving operation of the vehicle takes place, but already before or at the programmable device of the vehicle control, which is designed to carry out the online method.
  • the method further comprises the following steps: For each mode of operation of a first choice of possible modes, the possible power distributions in the powertrain and the values of the evaluation variable quantitatively describing the target criteria are determined, the values of the evaluation variables being calculated for each of the particular power distributions of the respective mode, at least if their values are dependent on the power distribution , Each operating point of a possible power distribution of an operating mode is thus assigned in each case a value of each of the evaluation variables.
  • the target criterion of maximizing energy efficiency can be described quantitatively by, for example, a rating variable indicating the efficiency of the electric traction machine. The efficiency is then determined in each operating mode for each of the specific power distributions.
  • an optimal power distribution in the powertrain is determined by means of the determined values of the evaluation variables.
  • an optimum operating mode is selected by means of those values of the evaluation variables which they have for the operating modes of the first selection in each case at the operating point of the determined optimum power distribution.
  • the corresponding predetermined optimal power distribution for that mode is set.
  • each operating mode independently of the other which would be the currently optimal power distribution in the drive train.
  • One advantage of this is that it avoids cross-influences from other modes in determining the optimal power distribution for a mode of operation. Only in a subsequent step, the individual operating modes are then compared with each other by means of the evaluation variables, for which purpose only those values of the valuation variables are used which have these in the operating points of the previously determined optimal power distributions.
  • the term operating mode of a hybrid powertrain is understood in this document to mean a combination of a specific powertrain configuration and the form of the energy flows in the components involved.
  • the possible modes of operation of the powertrain may include at least two of the following operating modes known per se: a purely internal combustion engine driving; a purely electric driving with the internal combustion engine switched off; an electric driving with internal combustion engine in the idling mode; a boost operation in which the total drive power is above the power that currently can be provided solely by the internal combustion engine, and wherein the additional power is provided by the electric traction machine powered by the electric traction energy storage; a sailing operation, d. H.
  • a rolling operation in which the internal combustion engine and / or the regenerative electric machine are not dragged by the kinetic energy of the vehicle; a brake recuperation; an electric starting; a load point boost; a load point reduction; and a so-called GenSet operation, in which the output from the engine power is converted by the electric machine into electrical power to supply the ancillaries and / or to charge the electrical energy storage without a moment is put on the drive wheels.
  • a power distribution indicates the distribution of the total power of the drive train to the individual components of the drive unit in the hybridized powertrain with regard to a driver's current requested performance (eg in the form of a positive or negative driver request torque).
  • the hybrid vehicle is a parallel hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric traction engine, which are operable independently of each other, but on a common shaft so that they are always moved in the coupled case at the same speed and add their moments.
  • the power distribution in the powertrain corresponds to the distribution of the driver's desired torque to the torque (torque) of the internal combustion engine and the torque (moment) of the electric machine.
  • the possible power distributions in the drive train for each operating mode can thus be indicated by the torques that can be generated by the electric traction machine in this operating mode, which are limited by the performance of the electric machine.
  • the optimal power distribution per mode for a parallel hybrid vehicle may be indicated by an optimal torque of the electric traction machine with respect to the predetermined target criteria. It is emphasized, however, that the method is not limited to parallel hybrid vehicles.
  • the optimal selection of an operating mode is understood as the selection of that operating mode which offers the best possible compromise with regard to the several predetermined target criteria.
  • target criteria can be specified, such as the conditioning of the energy storage, a fuel consumption minimization and / or the highest possible driving comfort.
  • at least one evaluation variable is defined, which can quantitatively describe the respective target criterion.
  • the target criterion of driving comfort can be described quantitatively, for example, with a rating variable that indicates a change in the current torque, in particular the occurrence of a torque jump. The higher the torque jumps, the lower the ride comfort for the driver.
  • an evaluation variable can be used which indicates the fuel mass flow permeated in the cylinders of an internal combustion engine.
  • the following steps are performed to determine the optimum power distributions, which are respectively determined for each operating mode of the first selection of possible operating modes, the steps being carried out for each operating mode of the first selection: Determining an optimum value of each evaluation variable in the respective operating mode, which is determined on the basis of the previously determined values of the respective evaluation variable in the respective operating mode.
  • This optimum value is hereinafter referred to as "first optimum value” to distinguish this optimum value from a subsequent "second optimum value", which is determined in the context of the subsequent selection of the optimum mode.
  • a weighted first deviation of the values of the respective rating variable from the determined first optimum value of the respective rating variable is determined.
  • these weighted first deviations for the rating variables are also determined in each mode. For each operating point of a possible power distribution of an operating mode, this weighted first deviation of each of the evaluation variables is thus calculated.
  • a determination of the optimal power distribution of the respective operating mode is subsequently carried out using a predetermined first decision rule which defines an optimum power distribution as a function of the determined weighted first deviations of the evaluation variables.
  • the first optimal value is set as an extreme value of the determined values of the respective evaluation variable in the respective operating mode.
  • the maximum value of the values of the evaluation variables that result for the possible power distributions of a mode is set as the respective first optimum value.
  • An advantage of this embodiment is that the various target criteria do not have to be summed up in the form of individual partial cost functions to form a total cost function. Instead, each target criterion is first evaluated on its own and independently of the other target criteria with regard to the different operating modes and possible power distributions, and then transferred by means of the weighted deviations to a common evaluation scheme.
  • This approach offers the advantage that the process can easily be extended by further desired target criteria if required. In this case, it is only necessary to define a suitable further evaluation variable for the new target criterion, which quantitatively describes the target criterion, and to carry out the aforementioned steps analogously in addition to the further evaluation variable. An adaptation of a complex mathematical formula, as would be necessary for a total cost function, is not required.
  • the following steps are performed to select an optimal mode of operation from the first selection of possible modes of operation: For each valuation variable, a second optimal value of the valuation variable, which is valid for all operating modes of the first selection, is determined on the basis of its specific values. In contrast to the first optimum value, which is determined as the "local" optimum value for each evaluation variable in each operating mode, the second optimum value is determined as a "global" optimum value valid for all operating modes, so that a second optimum value is determined for each evaluation variable, independently from the operating mode.
  • a weighted second deviation determined for each evaluation variable in each mode of the first selection and each having a weighted deviation of the second optimum value of the respective evaluation variable from the value of the evaluation variable at the operating point of the first variable certain optimum power distribution for the respective operating mode indicates.
  • the first Selection determines a weighted difference in magnitude that indicates a deviation of the value of the evaluation variable in the optimal performance distribution from the mode-independent second optimal value of the evaluation variable.
  • the selection of the optimum mode is performed using a predetermined second decision rule which evaluates the modes of the first selection as a function of the weighted second deviations of the evaluation variables and determines an optimal mode of operation.
  • the second optimum value is preferably set as an extreme value of the values of the respective evaluation variable at the operating point of the previously determined optimal power distribution in all modes of the first selection.
  • the second optimum value of a particular evaluation variable thus corresponds to the maximization value of the values of these evaluation variables in the different operating modes at the operating point of the optimal power distribution.
  • the target criterion is a minimization target, then the minimum of these values is set as the second optimum value.
  • the second optimum value is given as a set point independent of the determined values of the respective evaluation variable, which in turn can be calculated in accordance with current vehicle information.
  • At least one weighting factor or weighting factor can be provided for each weighting variable which determines the absolute difference of the values of the weighting variables from the first and second optimum values of the respective Valuation variable on a dimensionless basis or common cost base for all valuation variables, d.
  • assessment variables that quantitatively describe a wide variety of target criteria, such as the maximization of the energy efficiency of the electric traction engine, fuel consumption minimization, emission minimization, etc., can be transferred to a common and therefore comparable basis and evaluated at the same time.
  • a rating in this sense means that a deviation of, for example, x% of a first variable that, for example, evaluates energy efficiency, from its Optimal value may be rated more critically than a 10% deviation of a second evaluation variable describing an emission target from its optimum value. This different weighting or evaluation of the evaluation variables can thus be carried out in a simple manner on the basis of the determination of the weighting factors.
  • Such selection of an optimal element from a plurality of evaluation variable-valued variants using decision rules is known per se from the field of game theory or the field of multi-criteria decision problems.
  • decision rules the various types of decision rules known per se in these fields can be used, such as the minimax principle or the so-called lexicographical order, etc. It should be noted that the known decision rules each have different strengths and weaknesses, so that the Using a particular decision rule always brings certain advantages and disadvantages.
  • the present inventive method for selecting an optimal operating mode if the second decision rule is such that the weighted second deviations of the evaluation variables are respectively summed up for one operating mode and the operating mode is set as the optimum operating mode whose sum value of the summed second deviations is minimal.
  • the operating mode is thus selected on the basis of the sum values as the optimum operating mode, which has the lowest overall damage sum in the form of the summed second deviations.
  • the first decision rule which is used to evaluate the first deviations, ie the deviations from the local first optimum values
  • the first decision rule is a minimax decision rule.
  • the largest first deviation is determined from the values of the weighted first deviations of the evaluation variables and the operating point which is the smallest of the greatest first deviations determined in this way is defined as the operating point of the optimum power distribution.
  • the "worst case" is minimized, which according to findings of the inventors in the determination of the optimal power distribution allows a better compromise of the target criteria than a simple addition.
  • a further particularly advantageous embodiment of the invention provides that the first selection of the operating modes on the basis of which the aforementioned determination of the optimal power distribution per operating mode and the subsequent determination of the optimum operating mode is already possible by operating modes of the hybrid vehicle which are possible in principle Current vehicle movement state are not possible and / or are excluded due to other restriction rules, is adjusted.
  • This limitation of the operating modes allows a significant reduction of the computational effort in the subsequent determination of the optimal power distribution and the optimal mode.
  • the determination of the first selection of the operating modes thus comprises the following steps: specification of possible vehicle movement states of the hybrid vehicle, specification of possible operating modes of the drive train and specification of an assignment which indicates which of the possible operating modes are permissible in which vehicle movement state; Determining a current vehicle motion condition; and restricting the modes of operation of the vehicle to those associated with the determined current vehicle motion state.
  • the predetermined possible vehicle movement states may include, for example, a vehicle standstill, a braking operation and a driving operation (without braking), hereinafter also referred to as "driving".
  • a vehicle movement state “driving” the modes of combustion engine driving, electric driving, load point increase and load point reduction can be assigned.
  • the vehicle movement condition "braking” may be assigned to the modes of conventional braking, brake regeneration and sailing.
  • the vehicle movement state "standstill” may be assigned the operating modes idle and the GenSet.
  • At least one restriction rule is specified, which determines depending on at least one operating parameter and preferably independent of a current torque request and the current vehicle motion state, which modes are currently available.
  • a further restriction of the operating modes of the vehicle can then be made to those currently available.
  • an availability of components in the drive train can be tested, in particular an electrical energy store and / or an electric traction machine.
  • the restriction rule can specify that all operating modes that require the use of the electrical machine are currently not permitted if the electrical energy store exceeds predetermined temperature limits and / or is outside of predetermined charge state limits. In this way, those operating modes that are not available in the current operating state of the vehicle can thus be excluded even before the optimal power distribution for each operating mode is calculated.
  • predetermined values of the power distributions of the operating modes which are to be excluded as possible operating points can be determined on the basis of predefined exclusion criteria.
  • the exclusion criteria are preferably defined so that any potential distribution of benefits that is not excluded is generally an acceptable selection candidate.
  • the invention further relates to a hybrid vehicle, in particular a utility vehicle, comprising a control device for selecting an operating mode of the hybrid vehicle that is configured to perform the method as disclosed herein.
  • a hybrid vehicle in particular a utility vehicle
  • a control device for selecting an operating mode of the hybrid vehicle that is configured to perform the method as disclosed herein.
  • FIG. 1 shows an exemplary flowchart for illustrating the steps of a method for selecting a mode of operation of a hybrid vehicle according to a preferred embodiment.
  • the hybrid vehicle is designed as a parallel hybrid vehicle, in particular as such a commercial vehicle.
  • the per se known hybrid powertrain comprises an internal combustion engine and an electric traction machine, wherein the internal combustion engine and the electric traction machine, hereinafter also referred to as electric machine or electric motor, speed-coupled via a common shaft, but are independently controllable.
  • the various modes of operation should be used meaningfully in vehicle operation, in order to achieve the greatest possible reduction in fuel consumption, with other predetermined objectives to be considered, such as maximizing the energy efficiency of the electric traction engine, the emission minimization and / or ride comfort.
  • it is therefore necessary to select from a given set of possible operating modes of the hybridized powertrain an optimal operating mode with respect to the predetermined target criteria with a corresponding optimal power distribution in the drive train, d. H. to select the operating mode in each operating time, which offers the best possible compromise in terms of the target criteria.
  • step S1 at least one suitable evaluation variable for each of the target criteria is initially defined offline, ie before the actual online optimization process is carried out, by means of which the respective target criterion can be described quantitatively. This is exemplified in more detail below with reference to the FIGS. 6 and 7 explained.
  • steps S2 to S5 are then carried out continuously, ie. That is, the steps S2 to S5 are performed again every few milliseconds so as to continuously select and set the optimum mode for the current vehicle state depending on current vehicle values.
  • steps S2 to S5 in a multi-stage process, out of the set of all possible operating modes possible with the system, an optimum operating mode with respect to the optimization criteria is selected together with an optimal power distribution.
  • step S2 this is done first of all, a reduction of the modes to a currently valid amount, which in the Figures 2 and 8th is explained in more detail.
  • the multistage selection method initially presents all operating modes BA1 to BAn that can be realized with the hybridized drive train for evaluation.
  • FIG. 8 lists the possible vehicle movement states 11 of the hybrid vehicle:
  • the predefined possible vehicle movement states are, for example, vehicle standstill, brake operation and driving operation (without brakes). As is known, not every one of the operating modes can be realized in each of the possible vehicle movement states 11 of the vehicle.
  • a vehicle movement state "driving” is assigned the operating modes of combustion engine driving, electric driving, load point raising and load point lowering.
  • the vehicle movement state “brakes” are assigned to the modes conventional braking, brake recovery and sailing.
  • the vehicle movement state “standstill” is assigned the operating modes idle and the GenSet.
  • step S21 of FIG. 2 First, the current vehicle movement state is determined and then the restriction of the operating modes of the vehicle to those made to the particular current vehicle movement state according to the in FIG. 8 assigned assignment 12 are assigned. Thus, if the vehicle is currently in the vehicle movement state "driving", in the following step S22 only those operating modes are again supplied which are assigned as possible operating modes via the vehicle movement state "driving". The reduced amount of modes 1b is then further processed in step S22.
  • step S22 restrictions on individual operating modes are evaluated on the basis of defined rules.
  • Restrictions go z. B. from the availability of components.
  • Such restrictions may include, for example, thermal restrictions that check whether the electric machine or traction energy storage of the electric machine has become too hot, so that those modes that require the electric machine are not available at the current time and consequently in this Case be excluded from the list of possible operating modes.
  • restriction rules can also check if the machine is available for other reasons or not.
  • these restrictions are not torque-related, but such criteria are only in the subsequent steps (eg S45, S55), z. For example, within the exclusion criteria.
  • the number of possible operating modes 1b can therefore optionally be further restricted in step S22 on the basis of predetermined restriction rules, so that finally a first selection of possible operating modes 1c is supplied to the subsequent two-stage selection process of steps S3 to S5.
  • a first selection of possible operating modes 1c is supplied to the subsequent two-stage selection process of steps S3 to S5.
  • BA1, BA2 and BA3 three operating modes, which are referred to below as BA1, BA2 and BA3.
  • step S3 the in FIG. 2 is not shown, first possible power distributions in the drive train are determined for each of the remaining after the reduction of the operating modes 1c.
  • the possible power distribution is given by specifying the torques that can be realized with the electric machine in the current operating state.
  • the efficiency of the electric motor is taken into account. From each possible moment of the electric motor, the remaining torque to be applied by the internal combustion engine then results as the difference between the currently requested driver's desired torque minus the torque of the electric motor, so that the power distribution is clearly defined.
  • a range of possible values for the E machine torques thus results for each operating mode.
  • the possible values for the e-machine torques are calculated in discrete steps, eg. B. in steps of 10 Nm.
  • step S4 then the calculation of the optimal E-machine torque per mode takes place.
  • the substeps of step S4 are in the Figures 3 . 5 and 6 each illustrated in different representations.
  • the values of the abscissa indicate the possible e-moments determined in step S3 of one of the operating modes of the first selection 1c, here by way of example for the operating mode BA2.
  • the operating mode BA2 represents the operating mode of a load point reduction, in which the power required to satisfy the positive driver request torque is provided both by the internal combustion engine and by the electric motor.
  • the load point reduction is used for the operating point optimization of the internal combustion engine or for the targeted discharge of the energy store.
  • possible E-moments 2 in the range of 0-600 Nm were determined in discrete steps of 10 Nm (see step S3).
  • steps S41 and S42 the values of the evaluation variables for each operating mode are then calculated and then the first optimum value is determined for each evaluation variable in the respective operating mode.
  • the curves 5 and 6 drawn in the diagram and the horizontal line 7 indicate the course of the values of three evaluation variables calculated in step S41 in dependence on the specific possible moments 2 of the electric motor or the power distribution.
  • the curve 5 indicates the course of a rating variable "efficiency of the electric traction machine".
  • the unit of this evaluation variable is dimensionless.
  • This rating variable is used to quantitatively describe the target criterion of maximizing the energy efficiency of the electric traction machine.
  • the target criterion of maximizing the energy efficiency of the electric traction machine is an maximization goal, i. h., energy efficiency should be maximized. Consequently, in step S42, as the first optimum value 5a of the evaluation variable "efficiency of the electric traction machine", the maximum value of the curve 5 is determined.
  • the course 5 of this evaluation variable has a maximum 5a at an e-machine torque value of z. B. 100 Nm.
  • the efficiency drops again at a larger E-moment than 100 Nm. This is z.
  • Example is that the power loss increases quadratically towards higher torques.
  • the calculation of the course 5 takes place by means of a stored efficiency map 4a of the electric traction machine.
  • the marked with the reference numeral 6 line in the upper diagram of FIG. 6 represents a curve of the battery power and indicates the charging or discharging power of the energy storage, in which the efficiency of the traction energy storage is received.
  • the discharge power increases, which is represented by the slope of the curve 6.
  • the associated target criterion is a Approxim réellesziel regarding the optimal state of charge of the energy storage, which should be in a predetermined range. If the traction energy store is fully charged, it is favorable to discharge it in order subsequently to again have sufficient storage capacity for receiving recuperation energy. If the traction energy storage heavily discharged, it is convenient to load this again.
  • the first optimum value for the course of the curve 6 is given as a desired value 6a as a function of current vehicle data, in particular as a function of the current state of charge of the traction energy store, which is achieved here by a value of the E torque at 440 Nm.
  • the course of the curve 7 is the course of a further evaluation variable for the evaluation of another goal.
  • This rating variable is an example of a rating variable that is not dependent on the current e-moment.
  • the course of such a rating variable shows up as a horizontal straight line above the e-moment and only gains significance in the subsequent step of comparing the different operating modes with one another.
  • a minimum is identified as the optimum value. Due to the constant course of the curve 7, this minimum 7a is not associated with a specific torque.
  • the first optimal values 5a, 6a, and 7a are determined not only for the mode BA2 but for all modes of the first selection.
  • the represented course 5, 6, 7 of the values of the evaluation variables is recalculated each time through the steps S2 to S5.
  • the individual calculation steps are here information such as current measurement data, vehicle and component parameters and maps available that are processed by a vehicle controller 4, which is set up to carry out the method, and in the target sizes, exclusion criteria (KO criteria), weighting factors, to be used vehicle parameters, etc. are deposited, which is indicated by the block 4 only by way of example and highly schematic.
  • the calculation of the gradients 5, 6, 7 of the evaluation variables takes place as a function of current measured data, vehicle and component parameters as well as characteristic maps and is particularly dependent on the specific drive train configuration of the hybrid vehicle.
  • the curves 5, 6, 7 of the evaluation variables thus determined are only valid for one calculation cycle of the steps S2 to S5 of the online calculation, ie. That is, in a subsequent calculation cycle S2 to S5, which is executed a few milliseconds later or in another driving situation, other courses and other optimum values 5a, 6a, 7a may result, since the vehicle parameters and measurement data are constantly changing.
  • step S43 for each evaluation variable of each mode, the weighted first deviation of the values of the respective evaluation variable from the determined first optimum value of the respective evaluation variable is determined. This is in the lower diagram of the FIG. 6 shown. To determine the weighted deviation, the difference values from the original curve 5, 6, 7 with the respective optimum value 5a, 6a or 7a are respectively formed for each curve and additionally scaled by a weighting factor (weighting factor).
  • weighting factor weighting factor
  • the course of the weighted first deviation 5c has a zero point in this torque value of the electric machine.
  • the weighted curve 7c is difficult to see in the diagram, since it lies directly on the abscissa axis, which results from the constant curve 7 in the upper diagram. In the present case, this evaluation variable thus virtually disappears from the current evaluation because there is no optimum value.
  • the determined first deviations can be translated on the one hand to a dimensionless unit or to a common unit, e.g. a monetary unit of a damage function, because the valuation variables are usually given in different units.
  • the weighting makes it possible to calibrate the first deviations of the evaluation variables among one another in order to prioritize the evaluation variables with one another, since as a rule the target criteria assigned to the evaluation variables should be weighted or prioritized to different degrees.
  • exclusion criteria in FIG. 5 can be specified as "KO criteria"
  • K criteria optional exclusion criteria
  • E-moments 9 of the possible power distribution per operating mode are thus excluded, which is indicated by the hatched areas in the lower diagram of the FIG. 6 is shown. In these areas, the values of the evaluation variable or the weighted first deviation are therefore not taken into account in the subsequent determination of the optimum operating mode.
  • An advantage of using such exclusion criteria is that they can be determined so that each of the E-moments not excluded thereby already represents an acceptable selection candidate, so that subsequently the optimum of the power distribution is sought only within acceptable power distributions or E-moments , This can reduce the risk of a wrong decision. Furthermore, weaknesses of the subsequently applied decision rules can thereby be compensated, since at least this ensures that an acceptable e-moment is always taken as the basis for the selection of the optimum mode of operation.
  • step S44 an optimal E-machine torque 2a is subsequently determined using a predetermined decision rule.
  • a preferable solution is therefore a good compromise between all the target criteria.
  • a decision rule based on the minimax principle is better suited.
  • the curve 10 indicates the worst case in which the greatest first deviation is determined in each case from the values of the weighted first deviations 5c, 6c, 7c at each operating point of the possible moments.
  • the optimal power distribution then becomes the E-moment 2 a, to which the smallest 10 a of the determined largest first deviations 10 is assigned. This is the case in point 2a, since the dashed curve has its minimum 10a at the operating point 2a. It should be pointed out again that in FIG.
  • step S4 the values of the evaluation variables with the associated optimum values and the weighted deviations from the first optimum values are calculated for all operating modes of the first selection 1c, and then the optimum power distribution for the respective operating mode is determined.
  • the upper right diagram again shows the result of step S44 for operating mode BA2. From the possible values 2 of the E machine torques in the operating mode BA2, the point 2a is determined as the optimum E machine torque. At this optimal power distribution operating point 2a, the values 5b, 6b, and 7b are assigned as corresponding values of the evaluation variables, which are subsequently supplied to the step S5
  • step S5 the determination of the optimum operating mode then takes place based on the results of step S4.
  • the steps S51 to S54 or S55 are performed, which in turn in the FIGS. 4 . 5 and 7 illustrated in different representations.
  • step S51 first, the optimum E-moments for each mode and the corresponding values of the evaluation variables 5b, 6b, 7b determined in step S44 are provided as input data, which is shown in the upper diagram of FIG. 7 is exemplified for the three operating modes BA1, BA2 and BA3.
  • BA1 a mode of load increase.
  • the engine When boosting the load, the engine provides both the power to fully meet the positive driver torque demand and to simultaneously charge traction energy storage.
  • the operating mode BA3 represents a mode of purely electric driving.
  • steps S52 to S55 correspond in principle to steps S42 to S45.
  • the special feature when performing steps S52 to S55 is that the calculation steps are now run through with the optimal power distributions 2a of the operating modes and the associated values 5b, 6b, 7b of the evaluation variables.
  • step S52 first the optimal values 5d, 6d, 7d of the evaluation variable are determined again. Whether the respective optimum value is a maximum value, a minimum value or a desired value, in turn, depends on the respective target criterion.
  • the maximum value is searched. But this time across all modes of operation, so that in each case the value 5b is determined as the maximum value 5d, which has the largest value in the operating point 2a of the optimal E-moment. In the present case this is the point 5b of the operating mode BA2, since the value 5b of the operating mode BA3 and the operating mode BA 1 is smaller.
  • a desired value 6d is specified, which is set as the optimum value.
  • the minimum value is searched.
  • the value 7b of the height zero of the mode 3 is set as the optimum value.
  • the optimum value 5d, 6d, 7d thus determined for each evaluation variable referred to below as the second optimum value, applies to all operating modes BA1, BA2 and BA3 and is used to determine the weighted second deviation which is determined for each evaluation variable in each mode of the first selection in FIG Step S53 is determined.
  • the weighted second deviation 5e, 6e, 7e respectively represents a weighted deviation of the second optimum value 5d, 6d, 7d of the respective evaluation variable from the values of the respective evaluation variables 5b, 6b, etc. at the operating point 2a of the determined optimum power distribution for the respective mode.
  • a value of 0 for the weighted second deviation 5e results for the operating variable "efficiency of the electric traction machine" since the second optimum value 5b is identical to the value of the evaluation variable for this operating mode.
  • a positive difference in the absolute value of the weighted results second deviation 5e.
  • the weighted second deviation 7e of the operating mode BA3 results in a value of 0, while the weighted second deviation 7e results in a positive absolute value value for the operating mode BA2.
  • step S54 the determination of the optimum operating mode is carried out using a second decision rule according to which the operating modes BA1, BA2 and BA3 are respectively evaluated as a function of the weighted second deviations 5e, 6e and 7e of the evaluation variables and from this an optimum operating mode is determined ,
  • the decision rule used is not the previously applied minimax decision rule. Rather, according to the second decision rule, the weighted second deviations 5e, 6e, 7e of the evaluation variables are respectively summed up into a mode of operation, resulting in the points ⁇ 1, ⁇ 2 and ⁇ 3. Subsequently, the smallest of these sum values is determined, which in the present case corresponds to the value ⁇ 2. Then, that mode is set as the optimum mode 3 having the smallest of these sum values. Thus, in the present case, the operating mode BA2 is set as the optimum operating mode.
  • the optimum operating mode BA2 which corresponds to a load point reduction, is thus subsequently set by a control device as the current operating mode, wherein the previously determined in this mode optimal power distribution in the form of the optimal e-machine torque in the amount of just over 200 Nm specified as e-machine torque becomes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl einer Betriebsart eines Hybridfahrzeugs, insbesondere ein Verfahren, bei dem aus einer gegebenen Menge möglicher Betriebsarten eines hybridisierten Antriebsstrangs eine für den aktuellen Betriebszeitpunkt hinsichtlich vorgegebener Zielkriterien optimale Betriebsart mit einer korrespondierenden optimalen Leistungsverteilung im Antriebsstrang ausgewählt wird.The invention relates to a method for selecting an operating mode of a hybrid vehicle, in particular a method in which from a given set of possible operating modes of a hybrid powertrain optimal for the current operating time with respect to predetermined target criteria operating mode is selected with a corresponding optimal power distribution in the drive train.

Stetig steigende Kraftstoffkosten sowie strengere gesetzliche Vorgaben betreffend die Fahrzeugemissionen stellen immer höhere Anforderungen an die Effizienz von Kraftfahrzeugen. Ein großes Potential zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs stellt die Hybridisierung des Antriebsstrangs dar. Dabei wird der Antriebsstrang um mindestens eine elektrische Maschine und ein zugeordnetes elektrisches Speichersystem erweitert.Constantly rising fuel costs as well as stricter statutory requirements regarding vehicle emissions are placing increasing demands on the efficiency of motor vehicles. A great potential for reducing fuel consumption is the hybridization of the drive train. In this case, the drive train is extended by at least one electrical machine and an associated electrical storage system.

Je nach Ausführung der Hybridisierung können damit neben einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb verschiedene weitere Betriebsarten, wie elektrisches Fahren, ein Boost-Betrieb, eine Bremsrekuperation etc. dargestellt werden. Die verschiedenen Betriebsarten eines hybridisierten Antriebsstrangs müssen im Fahrzeugbetrieb sinnvoll eingesetzt werden, um eine größtmögliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs zu erreichen. Dabei sollen auch weitere Ziele beachtet werden, da die Steigerung der Verbrauchseffizienz stets im Spannungsfeld zwischen Emissionsminimierung, Komponentenschutz und/oder Fahrkomfort stattfindet. Zur Realisierung einer optimalen Betriebsstrategie des Hybridfahrzeugs ist es daher erforderlich, aus einer vorgegebenen Menge möglicher Betriebsarten des hybridisierten Antriebsstrangs eine für den aktuellen Betriebszeitpunkt hinsichtlich der vorgegebenen Zielkriterien optimale Betriebsart mit einer korrespondierenden optimalen Leistungsverteilung im Antriebsstrang auszuwählen.Depending on the design of the hybridization, various other operating modes, such as electric driving, a boost operation, a brake recuperation, etc., can be represented in addition to a purely internal combustion engine operation. The various modes of operation of a hybrid powertrain must be sensibly used in vehicle operation in order to achieve the greatest possible reduction in fuel consumption. At the same time, other goals should also be taken into account, since the increase in fuel efficiency always takes place in the area of conflict between emission minimization, component protection and / or driving comfort. In order to realize an optimum operating strategy of the hybrid vehicle, it is therefore necessary to select an optimum operating mode with a corresponding optimum power distribution in the drive train from a predefined set of possible operating modes of the hybridized powertrain for the current operating time with regard to the predefined target criteria.

Zur Auswahl einer jeweils optimalen Betriebsart im Rahmen einer Betriebsstrategie sind aus dem Stand der Technik verschiedene Techniken und Methoden bekannt. Beispielhaft wird hierzu auf die folgenden Veröffentlichungen aus dem Stand der Technik verwiesen:

  1. [1]: A. Wilde, Eine modulare Funktionsarchitektur für adaptives und vorausschauendes Energiemanagement in Hybridfahrzeugen, Dissertation, TU München, 2009 ; und
  2. [2]: J. von Grundherr, Ableitung einer heuristischen Betriebsstrategie für ein Hybridfahrzeug aus einer Online-Optimierung, Dissertation, TU München, 2010 ; und
  3. [3]: Onori et al., Adaptive Equivalent Consumption Minimization Strategy for Hybrid Electric Vehicles, Proceedings of the ASME 2010, Dynamic Systems and Control Conference DSCC2010 September 12-15, 2010, Cambridge (MA), USA .
In order to select a respective optimum operating mode within the framework of an operating strategy, various techniques and methods are known from the prior art. For example, reference is made to the following publications from the prior art:
  1. [1]: A. Wilde, A Modular Functional Architecture for Adaptive and Predictive Energy Management in Hybrid Vehicles, Dissertation, TU Munich, 2009 ; and
  2. [2]: J. von Grundherr, derivation of a heuristic operating strategy for a hybrid vehicle from an online optimization, dissertation, TU Munich, 2010 ; and
  3. [3]: Onori et al., Adaptive Equivalent Consumption Minimization Strategy for Hybrid Electric Vehicles, Proceedings of the ASME 2010, Dynamic Systems and Control Conference DSCC2010 September 12-15, 2010, Cambridge (MA), USA ,

Gemäß der Veröffentlichung [1], S. 19 ff. können die verschiedenen Techniken und Methoden zur Festlegung einer Betriebsstrategie für einen hybridisierten Antriebsstrang wie folgt klassifiziert werden:
Gemäß sogenannten Offline- oder statischen Betriebsstrategien werden alle Nutzungsfälle des Fahrzeugs bereits vorab und offline anhand fester Vorgaben, nach denen der Energiehaushalt im Fahrzeug eingestellt wird, festgelegt. Derartige Vorgaben bzw. Regeln können beispielsweise mit Zustandsautomaten oder kontinuierlichen Reglern umgesetzt werden.
According to the publication [1], page 19 et seq., The various techniques and methods for defining an operating strategy for a hybridized powertrain can be classified as follows:
According to so-called offline or static operating strategies, all use cases of the vehicle are already determined in advance and offline on the basis of fixed specifications according to which the energy balance in the vehicle is set. Such specifications or rules can be implemented, for example, with state machines or continuous controllers.

Ferner sind Optimalsteuerungen bekannt, die einen Prädiktionshorizont in das Optimierungsproblem miteinbeziehen (auch modellbasierte prädiktive Regelung (MPR) genannt). Derartige Ansätze ermitteln, basierend auf ihren Eingangsinformationen, in einem gewissen Vorausschaufenster (Prädiktionshorizont) in einem vorgegebenen Suchraum für das betrachtete Modell eine optimale Trajektorie einer Zustandsgröße des Systems, beispielsweise des Ladezustands des Energiespeichers.Furthermore, optimal controls are known which include a prediction horizon in the optimization problem (also called model-based predictive control (MPR)). Such approaches determine based on their input information, in a certain preview window (prediction horizon) in a given search space for the model under consideration an optimal trajectory of a state variable of the system, for example, the state of charge of the energy storage.

Ferner sind KI-Methoden-basierte Betriebsstrategien zur Regelung der Energiesysteme im Hybridfahrzeug bekannt. Hierbei wird versucht, unscharfes Wissen mit Hilfe mathematischer Verfahren, beispielsweise neuronaler Netze, Fuzzy Logic, ökonomischer Modelle oder Ansätzen der Spieltheorie, derart darzustellen, dass Rechnersysteme das unscharfe Wissen verarbeiten können.Furthermore, AI method-based operating strategies for controlling the energy systems in the hybrid vehicle are known. An attempt is made to present fuzzy knowledge using mathematical methods, such as neural networks, fuzzy logic, economic models or approaches to game theory, in such a way that computer systems can process the fuzzy knowledge.

Schließlich sind Methoden basierend auf sogenannten Online-Optimierungen bekannt, die das Fahrzeug als ein mehrdimensionales Optimierungsproblem verstehen, das durch eine Zielfunktion beschrieben wird, welche nicht nur physikalische Größen wie den Verbrauch, sondern auch andere Anforderungen wie die Lärmemission oder den Lebensdauerschutz von Komponenten etc. miteinbeziehen. So wird beispielsweise in der Veröffentlichung [2] eine Gesamtkostenfunktion vorgeschlagen, mittels der neben dem Zielkriterium "Kraftstoffeffizienz" weitere Zielkriterien wie beispielsweise eine Fahrbarkeit (Fahrkomfort) berücksichtigt werden. Hierbei werden Teilkostenfunktionen korrespondierend zu den einzelnen Zielkriterien zu einer Gesamtkostenfunktion mittels einer Summierung kombiniert und dann die Entscheidung betreffend die Betriebsstrategie aus der Gesamtkostenfunktion berechnet.Finally, methods based on so-called on-line optimizations are known, which understand the vehicle as a multi-dimensional optimization problem described by an objective function involving not only physical quantities such as consumption, but also other requirements such as noise emission or lifetime protection of components, etc. to include. Thus, for example, publication [2] proposes a total cost function by means of which, in addition to the target criterion "fuel efficiency", further target criteria such as, for example, drivability (ride comfort) are taken into account. In this case, partial cost functions correspond to the individual target criteria combined into a total cost function by means of a summation and then calculates the decision regarding the operating strategy from the total cost function.

Die US 2015/0051775 A1 und die US 2011/0130901 A1 offenbaren Verfahren zur Auswahl einer Betriebsart eines Hybridfahrzeugs, bei dem aus einer vorgegebenen Menge möglicher Betriebsarten eines hybridisierten Antriebsstrangs eine für den aktuellen Betriebszeitpunkt hinsichtlich vorgegebener Zielkriterien optimale Betriebsart mit einer korrespondierenden optimalen Leistungsverteilung im Antriebsstrang ausgewählt wird.The US 2015/0051775 A1 and the US 2011/0130901 A1 disclose methods for selecting a mode of operation of a hybrid vehicle in which, from a given set of possible modes of operation of a hybrid powertrain, an optimum mode with a corresponding optimal power distribution in the driveline is selected for the current operating time with respect to predetermined target criteria.

Nachteilig an den bekannten Ansätzen ist jedoch, dass die Optimierungsansätze basierend auf einer derartigen kombinierten Gesamtkostenfunktion hohe Rechenaufwände erfordern und im Hinblick auf die Grenzen der Rechenkapazität aktueller Steuergeräte oftmals nicht für den Echtzeitbetrieb geeignet sind. Ferner haben diese Ansätze den Nachteil, dass die Optimierungsverfahren in der Regel nicht mit geringem Anpassungsaufwand an weitere oder veränderte Zielkriterien angepasst werden können, da Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Zielkriterien bestehen und ein Hinzufügen weiterer Teilkostenfunktionen in der Regel komplexe Änderungen an der analytischen Formel der Gesamtkostenfunktion bedingt.A disadvantage of the known approaches, however, is that the optimization approaches based on such a combined total cost function require high computational effort and often are not suitable for real-time operation with regard to the limits of the computing capacity of current control devices. Furthermore, these approaches have the disadvantage that the optimization methods can not usually be adapted to further or changed target criteria with little adaptation effort, since interactions between the individual target criteria exist and adding additional sub-cost functions usually requires complex changes to the analytical formula of the total cost function ,

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Auswahl einer Betriebsart eines Hybridfahrzeugs bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, ein Verfahren zur Auswahl einer Betriebsart eines Hybridfahrzeugs bereitzustellen, bei dem aus einer vorgegebenen Menge möglicher Betriebsarten eines hybridisierten Antriebsstrangs eine für den aktuellen Betriebszeitpunkt hinsichtlich vorgegebener Zielkriterien optimale Betriebsart ausgewählt werden kann und mit dem das Risiko fehlerhafter Entscheidungen minimiert und mit dem gleichzeitig Rechenzeit eingespart werden kann. Ferner soll ein Verfahren bereitgestellt werden, das einfach und intuitiv auf zusätzliche Zielkriterien erweiterbar ist.It is thus an object of the invention to provide an improved method for selecting a mode of operation of a hybrid vehicle, with which disadvantages of conventional techniques can be avoided. The object of the invention is, in particular, to provide a method for selecting a mode of operation of a hybrid vehicle in which, from a predefined set of possible modes of operation of a hybrid powertrain, an optimum mode of operation for the current operating time with respect to predetermined target criteria can be selected and with which the risk of erroneous decisions is minimized and with the same amount of computing time can be saved. Furthermore, a method is to be provided which can be easily and intuitively extended to additional target criteria.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.These objects are achieved by a method having the features of the main claim. Advantageous embodiments and applications of the invention are the subject matter of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.

Gemäß allgemeinen Gesichtspunkten der Erfindung wird ein Verfahren zur Auswahl einer Betriebsart eines Hybridfahrzeugs vorgeschlagen, bei dem in einem mehrstufigen Prozess aus der Menge der möglichen Betriebsarten des Fahrzeugs bzw. des Antriebsstrangs eine bezüglich vorgegebener Optimierungskriterien optimale Betriebsart zusammen mit einer optimalen Leistungsverteilung im Antriebsstrang ausgewählt wird. Die Optimierungskriterien werden nachfolgend auch als Zielkriterien bezeichnet. Hierbei wird die Entscheidung der Bestimmung einer optimalen Leistungsverteilung im Antriebsstrang von der Entscheidung bzw. Auswahl einer optimalen Betriebsart entkoppelt, d. h., es wird zuerst die optimale Leistungsverteilung für jede mögliche Betriebsart bestimmt und anschließend auf Basis dieses Berechnungsergebnisses die hinsichtlich der Zielkriterien optimale Betriebsart ausgewählt.According to general aspects of the invention, a method for selecting a mode of operation of a hybrid vehicle is proposed in which, in a multi-stage process, one of the set of possible modes of operation of the vehicle or of the drive train with regard to predetermined optimization criteria, optimum operating mode is selected together with an optimal power distribution in the drive train. The optimization criteria are also referred to below as the target criteria. In this case, the decision to determine an optimal power distribution in the drive train is decoupled from the decision or selection of an optimal operating mode, ie, first the optimum power distribution is determined determined for each possible operating mode and then selected on the basis of this calculation result, the optimum operating conditions with respect to the target criteria.

Gemäß diesen allgemeinen Gesichtspunkten der Erfindung wird somit ein Verfahren zur Auswahl der Betriebsart eines Hybridfahrzeugs bereitgestellt, bei dem aus einer vorgegebenen Menge möglicher Betriebsarten eines hybridisierten Antriebsstrangs eine für den aktuellen Betriebszeitpunkt hinsichtlich vorgegebener Zielkriterien optimale Betriebsart mit einer korrespondierenden optimalen Leistungsverteilung im Antriebsstrang ausgewählt wird. Für jedes der vorgegebenen Zielkriterien wird vorab wenigstens eine Bewertungsvariable zur quantitativen Beschreibung des jeweiligen Zielkriteriums festgelegt bzw. bestimmt. Unter dem Begriff "vorab" wird eine Festlegung der Bewertungsvariablen verstanden, die "Offline", d. h. nicht im Fahrbetrieb des Fahrzeugs, stattfindet, sondern bereits vor oder bei der programmtechnischen Einrichtung der Fahrzeugsteuerung, die zum Ausführen des Online-Verfahrens ausgebildet ist.In accordance with these general aspects of the invention, there is thus provided a method of selecting the mode of operation of a hybrid vehicle in which a selected optimum operating mode with a corresponding optimum power distribution in the driveline is selected from a given set of possible modes of operation of a hybrid powertrain for the current operating time with respect to predetermined target criteria. For each of the predetermined target criteria, at least one evaluation variable is defined or determined in advance for the quantitative description of the respective target criterion. The term "advance" is understood to mean a determination of the evaluation variables that are "offline", ie. H. not in the driving operation of the vehicle takes place, but already before or at the programmable device of the vehicle control, which is designed to carry out the online method.

Zur Online-Berechnung der optimalen Betriebsartenauswahl umfasst das Verfahren ferner die folgenden Schritte:
Für jede Betriebsart einer ersten Auswahl möglicher Betriebsarten werden die möglichen Leistungsverteilungen im Antriebsstrang sowie die Werte der die Zielkriterien quantitativ beschreibenden Bewertungsvariablen bestimmt, wobei die Werte der Bewertungsvariablen für jede der bestimmten Leistungsverteilungen der jeweiligen Betriebsart berechnet werden, zumindest falls deren Werte abhängig von der Leistungsverteilung sind. Jedem Betriebspunkt einer möglichen Leistungsverteilung einer Betriebsart ist somit jeweils ein Wert jeder der Bewertungsvariablen zugeordnet. Das Zielkriterium einer Maximierung der Energieeffizienz kann beispielsweise durch eine Bewertungsvariable quantitativ beschrieben werden, die den Wirkungsgrad der elektrischen Traktionsmaschine angibt. Der Wirkungsgrad wird dann jeweils in jeder Betriebsart für jede der bestimmten Leistungsverteilungen bestimmt.
For online calculation of the optimal mode selection, the method further comprises the following steps:
For each mode of operation of a first choice of possible modes, the possible power distributions in the powertrain and the values of the evaluation variable quantitatively describing the target criteria are determined, the values of the evaluation variables being calculated for each of the particular power distributions of the respective mode, at least if their values are dependent on the power distribution , Each operating point of a possible power distribution of an operating mode is thus assigned in each case a value of each of the evaluation variables. The target criterion of maximizing energy efficiency can be described quantitatively by, for example, a rating variable indicating the efficiency of the electric traction machine. The efficiency is then determined in each operating mode for each of the specific power distributions.

Anschließend wird für jede Betriebsart der ersten Auswahl von Betriebsarten eine optimale Leistungsverteilung im Antriebsstrang mittels der bestimmten Werte der Bewertungsvariablen bestimmt.Then, for each mode of operation of the first selection of modes, an optimal power distribution in the powertrain is determined by means of the determined values of the evaluation variables.

Anschließend erfolgt eine Auswahl einer optimalen Betriebsart mittels derjenigen Werte der Bewertungsvariablen, die diese für die Betriebsarten der ersten Auswahl jeweils im Betriebspunkt der bestimmten optimalen Leistungsverteilung aufweisen. Als vorzugebende Leistungsverteilung für die ausgewählte optimale Betriebsart wird vorzugsweise die entsprechende zuvor bestimmte optimale Leistungsverteilung für diese Betriebsart eingestellt.Subsequently, an optimum operating mode is selected by means of those values of the evaluation variables which they have for the operating modes of the first selection in each case at the operating point of the determined optimum power distribution. As power distribution to be specified for the selected optimal mode of operation, preferably, the corresponding predetermined optimal power distribution for that mode is set.

Mit anderen Worten wird somit für jede Betriebsart unabhängig von der anderen bestimmt, welches die aktuell optimale Leistungsverteilung im Antriebsstrang wäre. Ein Vorteil hiervon ist, dass dadurch Quereinflüsse von anderen Betriebsarten bei der Bestimmung der für eine Betriebsart optimalen Leistungsverteilung vermieden werden. Erst in einem nachfolgenden Schritt werden dann die einzelnen Betriebsarten untereinander mittels der Bewertungsvariablen verglichen, wobei hierfür nur noch diejenigen Werte der Bewertungsvariablen verwendet werden, die diese in den Betriebspunkten der zuvor bestimmten optimalen Leistungsverteilungen aufweisen.In other words, it is thus determined for each operating mode independently of the other which would be the currently optimal power distribution in the drive train. One advantage of this is that it avoids cross-influences from other modes in determining the optimal power distribution for a mode of operation. Only in a subsequent step, the individual operating modes are then compared with each other by means of the evaluation variables, for which purpose only those values of the valuation variables are used which have these in the operating points of the previously determined optimal power distributions.

Unter dem Begriff einer Betriebsart eines hybridisierten Antriebsstranges wird in diesem Dokument eine Kombination aus einer spezifischen Antriebsstrangkonfiguration und der Form der Energieflüsse in den beteiligten Komponenten verstanden. Die möglichen Betriebsarten des Antriebsstrangs können zumindest zwei der folgenden, an sich bekannten Betriebsarten umfassen: ein rein verbrennungsmotorisches Fahren; ein rein elektrisches Fahren bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor; ein elektrisches Fahren mit Verbrennungsmotor im Leerlaufbetrieb; ein Boost-Betrieb, bei dem die Summenantriebsleistung über der Leistung liegt, die aktuell allein durch den Verbrennungsmotor bereitgestellt werden kann, und wobei die zusätzliche Leistung durch die elektrische Traktionsmaschine, gespeist vom elektrischen Traktionsenergiespeicher, bereitgestellt wird; ein Segelbetrieb, d. h. ein Rollbetrieb, bei dem der Verbrennungsmotor und/oder die generatorisch arbeitende elektrische Maschine nicht von der kinetischen Energie des Fahrzeugs geschleppt werden; eine Bremsrekuperation; ein elektrisches Anfahren; eine Lastpunktanhebung; einer Lastpunktabsenkung; und ein sogenannter GenSet-Betrieb, bei dem die vom Verbrennungsmotor abgegebene Leistung von der elektrischen Maschine in elektrische Leistung gewandelt wird, zur Versorgung der Nebenaggregate und/oder zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers, ohne dass ein Moment auf die Antriebsräder gestellt wird.The term operating mode of a hybrid powertrain is understood in this document to mean a combination of a specific powertrain configuration and the form of the energy flows in the components involved. The possible modes of operation of the powertrain may include at least two of the following operating modes known per se: a purely internal combustion engine driving; a purely electric driving with the internal combustion engine switched off; an electric driving with internal combustion engine in the idling mode; a boost operation in which the total drive power is above the power that currently can be provided solely by the internal combustion engine, and wherein the additional power is provided by the electric traction machine powered by the electric traction energy storage; a sailing operation, d. H. a rolling operation in which the internal combustion engine and / or the regenerative electric machine are not dragged by the kinetic energy of the vehicle; a brake recuperation; an electric starting; a load point boost; a load point reduction; and a so-called GenSet operation, in which the output from the engine power is converted by the electric machine into electrical power to supply the ancillaries and / or to charge the electrical energy storage without a moment is put on the drive wheels.

Eine Leistungsverteilung gibt die Aufteilung der Gesamtleistung des Antriebsstrangs auf die einzelnen Komponenten des Antriebsaggregats im hybridisierten Antriebsstrang im Hinblick auf eine vom Fahrer aktuell angeforderte Leistung (z. B. in Form eines positiven oder negativen Fahrerwunschmoments) an. Gemäß einer hervorgehobenen Ausführungsform der Erfindung ist das Hybridfahrzeug ein Parallel-Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Traktionsmaschine, die voneinander unabhängig betreibbar sind, aber auf einer gemeinsamen Welle sitzen, so dass sie im gekoppelten Fall immer mit derselben Drehzahl bewegt werden und sich ihre Momente addieren. In diesem Fall entspricht der Leistungsverteilung im Antriebsstrang die Verteilung des Fahrerwunschmoments auf das Drehmoment (Moment) des Verbrennungsmotors und das Drehmoment (Moment) der elektrischen Maschine. Bei gegebenem Fahrerwunschmoment können somit die möglichen Leistungsverteilungen im Antriebsstrang für jede Betriebsart durch die von der elektrischen Traktionsmaschine erzeugbaren Momente in dieser Betriebsart angegeben werden, die durch die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine begrenzt sind. Dementsprechend kann die optimale Leistungsverteilung je Betriebsart für ein Parallel-Hybridfahrzeug durch ein hinsichtlich der vorgegebenen Zielkriterien optimales Moment der elektrischen Traktionsmaschine angeben werden. Es wird jedoch betont, dass das Verfahren nicht auf Parallel-Hybridfahrzeuge beschränkt ist.A power distribution indicates the distribution of the total power of the drive train to the individual components of the drive unit in the hybridized powertrain with regard to a driver's current requested performance (eg in the form of a positive or negative driver request torque). According to an emphasized embodiment of the invention, the hybrid vehicle is a parallel hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric traction engine, which are operable independently of each other, but on a common shaft so that they are always moved in the coupled case at the same speed and add their moments. In this case, the power distribution in the powertrain corresponds to the distribution of the driver's desired torque to the torque (torque) of the internal combustion engine and the torque (moment) of the electric machine. For a given driver's desired torque, the possible power distributions in the drive train for each operating mode can thus be indicated by the torques that can be generated by the electric traction machine in this operating mode, which are limited by the performance of the electric machine. Accordingly, the optimal power distribution per mode for a parallel hybrid vehicle may be indicated by an optimal torque of the electric traction machine with respect to the predetermined target criteria. It is emphasized, however, that the method is not limited to parallel hybrid vehicles.

Unter der optimalen Auswahl einer Betriebsart wird die Auswahl derjenigen Betriebsart verstanden, die hinsichtlich der mehreren vorgegebenen Zielkriterien den bestmöglichen Kompromiss bietet.The optimal selection of an operating mode is understood as the selection of that operating mode which offers the best possible compromise with regard to the several predetermined target criteria.

Neben der vorstehend genannten Maximierung der Energieeffizienz als Zielkriterium für die Auswahl der optimalen Betriebsart können weitere Zielkriterien vorgegeben werden, wie beispielsweise die Konditionierung des Energiespeichers, eine Kraftstoffverbrauchsminimierung und/oder ein möglichst hoher Fahrkomfort. Vorstehend wurde bereits erwähnt, dass für jedes der Zielkriterien wenigstens eine Bewertungsvariable festgelegt wird, die das jeweilige Zielkriterium quantitativ beschreiben kann. Das Zielkriterium eines Fahrkomforts kann beispielsweise quantitativ mit einer Bewertungsvariablen beschrieben werden, die eine Veränderung des aktuellen Moments, insbesondere das Auftreten eines Momentensprungs, angibt. Je höher die Momentensprünge sind, desto niedriger ist der Fahrkomfort für den Fahrer. Zur quantitativen Beschreibung der Kraftstoffverbrauchsminimierung kann beispielsweise eine Bewertungsvariable verwendet werden, die den in den Zylindern eines Verbrennungsmotors durchsetzten Kraftstoffmassenstrom angibt.In addition to the above-mentioned maximization of energy efficiency as a target criterion for the selection of the optimal operating mode, further target criteria can be specified, such as the conditioning of the energy storage, a fuel consumption minimization and / or the highest possible driving comfort. It has already been mentioned above that for each of the target criteria at least one evaluation variable is defined, which can quantitatively describe the respective target criterion. The target criterion of driving comfort can be described quantitatively, for example, with a rating variable that indicates a change in the current torque, in particular the occurrence of a torque jump. The higher the torque jumps, the lower the ride comfort for the driver. For the quantitative description of the fuel consumption minimization, for example, an evaluation variable can be used which indicates the fuel mass flow permeated in the cylinders of an internal combustion engine.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zur Bestimmung der optimalen Leistungsverteilungen, die jeweils für jede Betriebsart der ersten Auswahl möglicher Betriebsarten bestimmt werden, die folgenden Schritte durchgeführt, wobei die Schritte jeweils für jede Betriebsart der ersten Auswahl durchgeführt werden:
Bestimmung eines Optimalwerts jeder Bewertungsvariablen in der jeweiligen Betriebsart, der anhand der zuvor bestimmten Werte der jeweiligen Bewertungsvariable in der jeweiligen Betriebsart ermittelt wird. Dieser Optimalwert wird nachfolgend als "erster Optimalwert" bezeichnet, um diesen Optimalwert von einem nachfolgenden "zweiten Optimalwert" zu unterscheiden, der im Rahmen der nachfolgenden Auswahl der optimalen Betriebsart bestimmt wird.
According to a preferred embodiment of the invention, the following steps are performed to determine the optimum power distributions, which are respectively determined for each operating mode of the first selection of possible operating modes, the steps being carried out for each operating mode of the first selection:
Determining an optimum value of each evaluation variable in the respective operating mode, which is determined on the basis of the previously determined values of the respective evaluation variable in the respective operating mode. This optimum value is hereinafter referred to as "first optimum value" to distinguish this optimum value from a subsequent "second optimum value", which is determined in the context of the subsequent selection of the optimum mode.

Gemäß einem weiteren Schritt dieser bevorzugten Ausführungsform wird dann zur Bestimmung der optimalen Leistungsverteilung jeder Betriebsart für jede Bewertungsvariable eine gewichtete erste Abweichung der Werte der jeweiligen Bewertungsvariablen von dem bestimmten ersten Optimalwert der jeweiligen Bewertungsvariable bestimmt. Wie vorstehend erwähnt, werden diese gewichteten ersten Abweichungen für die Bewertungsvariablen auch in jeder Betriebsart bestimmt. Für jeden Betriebspunkt einer möglichen Leistungsverteilung einer Betriebsart wird somit diese gewichtete erste Abweichung jeder der Bewertungsvariablen berechnet. Zur Berechnung der gewichteten ersten Abweichungen werden vorzugsweise entsprechende Bewertungs- bzw. Gewichtungsfaktoren vorgegeben, die die Abweichungen der einzelnen Bewertungsvariablen von ihrem ersten Optimalwert bewerten und auf eine gemeinsame Vergleichsbasis skalieren.According to a further step of this preferred embodiment, then for determining the optimum power distribution of each mode for each rating variable, a weighted first deviation of the values of the respective rating variable from the determined first optimum value of the respective rating variable is determined. As mentioned above, these weighted first deviations for the rating variables are also determined in each mode. For each operating point of a possible power distribution of an operating mode, this weighted first deviation of each of the evaluation variables is thus calculated. To calculate the weighted first deviations, it is preferable to specify corresponding weighting factors which evaluate the deviations of the individual weighting variables from their first optimum value and scale to a common comparison base.

Gemäß einem weiteren Schritt dieser bevorzugten Ausführungsform erfolgt anschließend eine Bestimmung der optimalen Leistungsverteilung der jeweiligen Betriebsart unter Verwendung einer vorbestimmten ersten Entscheidungsregel, die in Abhängigkeit von den bestimmten gewichteten ersten Abweichungen der Bewertungsvariablen eine optimale Leistungsverteilung festlegt.In accordance with a further step of this preferred embodiment, a determination of the optimal power distribution of the respective operating mode is subsequently carried out using a predetermined first decision rule which defines an optimum power distribution as a function of the determined weighted first deviations of the evaluation variables.

Ist das Zielkriterium einer Bewertungsvariablen, deren erster Optimalwert bestimmt wird, ein Extremierungsziel, dann wird der erste Optimalwert als ein Extremwert der bestimmten Werte der jeweiligen Bewertungsvariable in der jeweiligen Betriebsart festgelegt.If the target criterion of a valuation variable whose first optimum value is determined is an extremization target, then the first optimal value is set as an extreme value of the determined values of the respective evaluation variable in the respective operating mode.

Ist das Extremierungsziel ein Maximierungsziel, beispielsweise die Maximierung der Energieeffizienz der elektrischen Traktionsmaschine oder die Maximierung des Fahrkomforts, wird der Maximalwert der Werte der Bewertungsvariablen, die sich für die möglichen Leistungsverteilungen einer Betriebsart ergeben, als der jeweilige erste Optimalwert festgelegt.If the destination of the extremity is an aim of maximization, for example maximizing the energy efficiency of the electric traction machine or maximizing ride comfort, the maximum value of the values of the evaluation variables that result for the possible power distributions of a mode is set as the respective first optimum value.

Ist das Zielkriterium einer Bewertungsvariable jedoch ein Approximierungsziel, beispielsweise, wenn das Zielkriterium sicherstellen soll, dass der Traktionsenergiespeicher vorbestimmte Ladezustandsgrenzen einhält, kann der erste Optimalwert als ein von den bestimmten Werten der Bewertungsvariable in der jeweiligen Betriebsart unabhängiger Sollwert vorgegeben werden, z. B. in Form eines Sollwerts für die aktuelle Sollleistung des elektrischen Traktionsenergiespeichers, die in Abhängigkeit von aktuellen Fahrzeuginformationen, z. B. dem aktuellen Ladezustand, berechnet wird.However, the target criterion of a rating variable is an approximation target, for example, if the target criterion is to ensure that the traction energy storage is predetermined Complies with state of charge limits, the first optimum value can be specified as an independent of the specific values of the evaluation variable in the respective operating mode setpoint, z. B. in the form of a desired value for the current target power of the electric traction energy storage, which depends on current vehicle information, eg. B. the current state of charge is calculated.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die verschiedenen Zielkriterien nicht in Form von einzelnen Teilkostenfunktionen zu einer Gesamtkostenfunktion summiert werden müssen. Stattdessen wird jedes Zielkriterium zunächst für sich und unabhängig von den anderen Zielkriterien im Hinblick auf die unterschiedlichen Betriebsarten und darin möglichen Leistungsverteilungen bewertet und dann mittels der gewichteten Abweichungen auf ein gemeinsames Bewertungsschema transferiert. Dieser Ansatz bietet den Vorzug, dass das Verfahren bei Bedarf auf einfache Weise um weitere gewünschte Zielkriterien erweitert werden kann. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, für das neue Zielkriterium eine geeignete weitere Bewertungsvariable festzulegen, die das Zielkriterium quantitativ beschreibt, und die vorgenannten Schritte analog zusätzlich für die weitere Bewertungsvariable durchzuführen. Eine Anpassung einer komplexen mathematischen Formel, wie dies bei einer Gesamtkostenfunktion notwendig wäre, ist nicht erforderlich.An advantage of this embodiment is that the various target criteria do not have to be summed up in the form of individual partial cost functions to form a total cost function. Instead, each target criterion is first evaluated on its own and independently of the other target criteria with regard to the different operating modes and possible power distributions, and then transferred by means of the weighted deviations to a common evaluation scheme. This approach offers the advantage that the process can easily be extended by further desired target criteria if required. In this case, it is only necessary to define a suitable further evaluation variable for the new target criterion, which quantitatively describes the target criterion, and to carry out the aforementioned steps analogously in addition to the further evaluation variable. An adaptation of a complex mathematical formula, as would be necessary for a total cost function, is not required.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden zur Auswahl einer optimalen Betriebsart aus der ersten Auswahl möglicher Betriebsarten die folgenden Schritte durchgeführt:
Für jede Bewertungsvariable wird anhand ihrer bestimmten Werte ein für alle Betriebsarten der ersten Auswahl gültiger zweiter Optimalwert der Bewertungsvariablen bestimmt. Im Unterschied zum ersten Optimalwert, der als "lokaler" Optimalwert für jede Bewertungsvariable in jeder Betriebsart bestimmt wird, wird der zweite Optimalwert als ein für alle Betriebsarten gültiger "globaler" Optimalwert bestimmt, so dass für jede Bewertungsvariable jeweils ein zweiter Optimalwert festgelegt wird, unabhängig von der Betriebsart.
According to another preferred embodiment, the following steps are performed to select an optimal mode of operation from the first selection of possible modes of operation:
For each valuation variable, a second optimal value of the valuation variable, which is valid for all operating modes of the first selection, is determined on the basis of its specific values. In contrast to the first optimum value, which is determined as the "local" optimum value for each evaluation variable in each operating mode, the second optimum value is determined as a "global" optimum value valid for all operating modes, so that a second optimum value is determined for each evaluation variable, independently from the operating mode.

Gemäß dieser weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zur Auswahl der optimalen Betriebsart ferner eine gewichtete zweite Abweichung bestimmt, die jeweils für jede Bewertungsvariable in jeder Betriebsart der ersten Auswahl bestimmt wird und die jeweils eine gewichtete Abweichung des zweiten Optimalwerts der jeweiligen Bewertungsvariable vom Wert der Bewertungsvariablen im Betriebspunkt der bestimmten optimalen Leistungsverteilung für die jeweilige Betriebsart angibt. Mit anderen Worten wird für jede Betriebsart der ersten Auswahl eine gewichtete betragsmäßige Differenz bestimmt, die eine Abweichung des Werts der Bewertungsvariable in der optimalen Leistungsverteilung vom betriebsartenunabhängigen zweiten Optimalwert der Bewertungsvariable angibt.According to this further preferred embodiment, a weighted second deviation determined for each evaluation variable in each mode of the first selection and each having a weighted deviation of the second optimum value of the respective evaluation variable from the value of the evaluation variable at the operating point of the first variable certain optimum power distribution for the respective operating mode indicates. In other words, for each mode, the first Selection determines a weighted difference in magnitude that indicates a deviation of the value of the evaluation variable in the optimal performance distribution from the mode-independent second optimal value of the evaluation variable.

Anschließend erfolgt die Auswahl der optimalen Betriebsart unter Verwendung einer vorbestimmten zweiten Entscheidungsregel, die die Betriebsarten der ersten Auswahl jeweils in Abhängigkeit von den gewichteten zweiten Abweichungen der Bewertungsvariablen bewertet und eine optimale Betriebsart festlegt.Subsequently, the selection of the optimum mode is performed using a predetermined second decision rule which evaluates the modes of the first selection as a function of the weighted second deviations of the evaluation variables and determines an optimal mode of operation.

Ist das von der Bewertungsvariable beschriebene Ziel ein Extremierungsziel, dann wird der zweite Optimalwert vorzugsweise als ein Extremwert der Werte der jeweiligen Bewertungsvariable im Betriebspunkt der zuvor bestimmten optimalen Leistungsverteilung in allen Betriebsarten der ersten Auswahl festgelegt. Der zweite Optimalwert einer bestimmten Bewertungsvariablen entspricht somit bei einem Maximierungsziel dem Maximalwert der Werte dieser Bewertungsvariablen in den verschiedenen Betriebsarten im Betriebspunkt der optimalen Leistungsverteilung. Ist das Zielkriterium ein Minimierungsziel, wird entsprechend das Minimum dieser Werte als der zweite Optimalwert festgelegt. Falls das mit der Bewertungsvariable beschriebene Zielkriterium ein Approximierungsziel ist, wird der zweite Optimalwert jedoch als ein von den bestimmten Werten der jeweiligen Bewertungsvariable unabhängiger Sollwert vorgegeben, der wiederum in Abhängigkeit von aktuellen Fahrzeuginformationen berechnet werden kann.If the target described by the evaluation variable is an extremity target, then the second optimum value is preferably set as an extreme value of the values of the respective evaluation variable at the operating point of the previously determined optimal power distribution in all modes of the first selection. The second optimum value of a particular evaluation variable thus corresponds to the maximization value of the values of these evaluation variables in the different operating modes at the operating point of the optimal power distribution. If the target criterion is a minimization target, then the minimum of these values is set as the second optimum value. However, if the target criterion described by the evaluation variable is an approximation target, the second optimum value is given as a set point independent of the determined values of the respective evaluation variable, which in turn can be calculated in accordance with current vehicle information.

Vorstehend wurde bereits erwähnt, dass zur Bestimmung der gewichteten ersten Abweichung oder der Bestimmung der gewichteten zweiten Abweichung jeweils wenigstens ein Gewichtungsfaktor bzw. Bewertungsfaktor für jede Bewertungsvariable bereitgestellt werden kann, der die betragsmäßige Differenz der Werte der Bewertungsvariablen von dem ersten bzw. zweiten Optimalwert der jeweiligen Bewertungsvariable auf eine dimensionslose Basis oder eine für alle Bewertungsvariablen gemeinsame Kostenbasis, d. h. eine Basis mit einer gemeinsamen Einheit, skaliert.It has already been mentioned above that in order to determine the weighted first deviation or the determination of the weighted second deviation, at least one weighting factor or weighting factor can be provided for each weighting variable which determines the absolute difference of the values of the weighting variables from the first and second optimum values of the respective Valuation variable on a dimensionless basis or common cost base for all valuation variables, d. H. a base with a common unit, scaled.

Mittels der Gewichtungsfaktoren können Bewertungsvariablen, die unterschiedlichste Zielkriterien, wie beispielsweise die Maximierung der Energieeffizienz der elektrischen Traktionsmaschine, Kraftstoffverbrauchminimierung, Emissionsminimierung etc., quantitativ beschreiben, auf eine gemeinsame und damit vergleichbare Basis transferiert und zugleich bewertet werden. Eine Bewertung in diesem Sinne bedeutet, dass eine Abweichung von beispielsweise x % einer ersten Variable, die beispielsweise eine Energieeffizienz bewertet, von ihrem Optimalwert kritischer bewertet werden kann als eine 10%ige Abweichung einer ein Emissionsziel beschreibenden zweiten Bewertungsvariable von ihrem Optimalwert. Diese unterschiedliche Gewichtung bzw. Bewertung der Bewertungsvariablen kann so auf einfache Weise anhand der Festlegung der Gewichtungsfaktoren vorgenommen werden.By means of the weighting factors, assessment variables that quantitatively describe a wide variety of target criteria, such as the maximization of the energy efficiency of the electric traction engine, fuel consumption minimization, emission minimization, etc., can be transferred to a common and therefore comparable basis and evaluated at the same time. A rating in this sense means that a deviation of, for example, x% of a first variable that, for example, evaluates energy efficiency, from its Optimal value may be rated more critically than a 10% deviation of a second evaluation variable describing an emission target from its optimum value. This different weighting or evaluation of the evaluation variables can thus be carried out in a simple manner on the basis of the determination of the weighting factors.

Vorstehend wurde ferner bereits erwähnt, dass die Bestimmung der optimalen Leistungsverteilung jeder Betriebsart unter Verwendung einer ersten Entscheidungsregel erfolgt, der als Eingangsdaten die bestimmten gewichteten ersten Abweichungen der Bewertungsvariablen zugeführt werden, aus denen ein optimales Element gemäß den Entscheidungsregeln ausgewählt wird. In vergleichbarer Weise wird zur Auswahl der optimalen Betriebsart eine zweite Entscheidungsregel verwendet, der als Eingangsdaten die gewichteten zweiten Abweichungen der Bewertungsvariablen zugeführt werden.It has already been mentioned above that the determination of the optimum power distribution of each operating mode is carried out using a first decision rule which is supplied as input data with the determined weighted first deviations of the evaluation variables from which an optimal element is selected in accordance with the decision rules. Similarly, a second decision rule is used to select the optimal mode, which is fed as input data, the weighted second deviations of the evaluation variables.

Eine derartige Auswahl eines optimalen Elements aus einer Mehrzahl von mittels Bewertungsvariablen bewerteten Varianten unter Verwendung von Entscheidungsregeln ist an sich aus dem Gebiet der Spieltheorie bzw. dem Gebiet der multikriteriellen Entscheidungsprobleme bekannt. Als Entscheidungsregeln können die auf diesen Gebieten an sich bekannten verschiedenen Arten von Entscheidungsregeln verwendet werden, wie beispielsweise das Minimax-Prinzip oder die sogenannte lexikographische Ordnung, etc.. Es ist anzumerken, dass die bekannten Entscheidungsregeln jeweils unterschiedliche Stärken und Schwächen aufweisen, so dass die Verwendung einer bestimmten Entscheidungsregel immer bestimmte Vorteile und Nachteile mit sich bringt.Such selection of an optimal element from a plurality of evaluation variable-valued variants using decision rules is known per se from the field of game theory or the field of multi-criteria decision problems. As decision rules, the various types of decision rules known per se in these fields can be used, such as the minimax principle or the so-called lexicographical order, etc. It should be noted that the known decision rules each have different strengths and weaknesses, so that the Using a particular decision rule always brings certain advantages and disadvantages.

Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass es für das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren zur Auswahl einer optimalen Betriebsart besonders vorteilhaft ist, wenn die zweite Entscheidungsregel so ausgebildet ist, dass die gewichteten zweiten Abweichungen der Bewertungsvariablen jeweils einer Betriebsart summiert werden und diejenige Betriebsart als optimale Betriebsart festgelegt wird, deren Summenwert der summierten zweiten Abweichungen minimal ist. Gemäß dieser Variante wird somit anhand der Summenwerte die Betriebsart als optimale Betriebsart ausgewählt, die die geringste Gesamtschadenssumme in Form der summierten zweiten Abweichungen aufweist.It has been found in the context of the invention that it is particularly advantageous for the present inventive method for selecting an optimal operating mode if the second decision rule is such that the weighted second deviations of the evaluation variables are respectively summed up for one operating mode and the operating mode is set as the optimum operating mode whose sum value of the summed second deviations is minimal. According to this variant, the operating mode is thus selected on the basis of the sum values as the optimum operating mode, which has the lowest overall damage sum in the form of the summed second deviations.

Dagegen ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Entscheidungsregel, die zur Bewertung der ersten Abweichungen, d. h. der Abweichungen von den lokalen ersten Optimalwerten, verwendet wird, eine Minimax-Entscheidungsregel ist. Hierbei kann gemäß der ersten Entscheidungsregel an jedem Betriebspunkt der möglichen Leistungsverteilungen einer Betriebsart jeweils aus den Werten der gewichteten ersten Abweichungen der Bewertungsvariablen die größte erste Abweichung ermittelt werden und derjenige Betriebspunkt als Betriebspunkt der optimalen Leistungsverteilung festgelegt werden, der die kleinste der so ermittelten größten ersten Abweichungen aufweist. Gemäß dieser Variante wird zur Bestimmung der optimalen Leistungsverteilung gemäß dem Minimax-Prinzip der "schlechteste Fall" minimiert, was nach Erkenntnissen der Erfinder bei der Bestimmung der optimalen Leistungsverteilung einen besseren Kompromiss der Zielkriterien ermöglicht als eine einfache Addition.On the other hand, it is particularly advantageous if the first decision rule, which is used to evaluate the first deviations, ie the deviations from the local first optimum values, is a minimax decision rule. Here, according to the first decision rule at each operating point of the possible power distributions of a mode in each case the largest first deviation is determined from the values of the weighted first deviations of the evaluation variables and the operating point which is the smallest of the greatest first deviations determined in this way is defined as the operating point of the optimum power distribution. According to this variant, to determine the optimal power distribution according to the minimax principle, the "worst case" is minimized, which according to findings of the inventors in the determination of the optimal power distribution allows a better compromise of the target criteria than a simple addition.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erste Auswahl der Betriebsarten, auf deren Basis die vorgenannte Bestimmung der optimalen Leistungsverteilung je Betriebsart und die nachfolgende Bestimmung der optimalen Betriebsart durchgeführt wird, bereits um prinzipiell mögliche Betriebsarten des Hybridfahrzeugs, die aber jedoch im aktuellen Fahrzeugbewegungszustand nicht möglich sind und/oder die aufgrund anderer Restriktionsregeln ausgeschlossen sind, bereinigt ist. Diese Einschränkung der Betriebsarten ermöglicht eine signifikante Reduktion des Rechenaufwandes bei der nachfolgenden Bestimmung der optimalen Leistungsverteilung und der optimalen Betriebsart.A further particularly advantageous embodiment of the invention provides that the first selection of the operating modes on the basis of which the aforementioned determination of the optimal power distribution per operating mode and the subsequent determination of the optimum operating mode is already possible by operating modes of the hybrid vehicle which are possible in principle Current vehicle movement state are not possible and / or are excluded due to other restriction rules, is adjusted. This limitation of the operating modes allows a significant reduction of the computational effort in the subsequent determination of the optimal power distribution and the optimal mode.

Gemäß dieser Variante umfasst die Bestimmung der ersten Auswahl der Betriebsarten somit die folgenden Schritte: Vorgabe von möglichen Fahrzeugbewegungszuständen des Hybridfahrzeugs, Vorgabe von möglichen Betriebsarten des Antriebsstrangs und Vorgabe einer Zuordnung, die angibt, welche der möglichen Betriebsarten in welchem Fahrzeugbewegungszustand zulässig sind; Bestimmung eines aktuellen Fahrzeugbewegungszustands; und Einschränkung der Betriebsarten des Fahrzeugs auf diejenigen, die dem bestimmten aktuellen Fahrzeugbewegungszustand zugeordnet sind.According to this variant, the determination of the first selection of the operating modes thus comprises the following steps: specification of possible vehicle movement states of the hybrid vehicle, specification of possible operating modes of the drive train and specification of an assignment which indicates which of the possible operating modes are permissible in which vehicle movement state; Determining a current vehicle motion condition; and restricting the modes of operation of the vehicle to those associated with the determined current vehicle motion state.

Die vorgegebenen möglichen Fahrzeugbewegungszustände können beispielsweise einen Fahrzeugstillstand, einen Bremsbetrieb und einen Fahrbetrieb (ohne Bremsen), nachfolgend auch als "Fahren" bezeichnet, umfassen. So können beispielsweise einem Fahrzeugbewegungszustand "Fahren" die Betriebsarten verbrennungsmotorisch Fahren, elektrisch Fahren, Lastpunktanhebung und Lastpunktabsenkung zugeordnet sein. Dem Fahrzeugbewegungszustand "Bremsen" können die Betriebsarten konventionelles Bremsen, Bremsrekuperation und Segeln zugeordnet sein. Dem Fahrzeugbewegungszustand "Stillstand" können die Betriebsarten Leerlauf und der GenSet zugeordnet sein.The predetermined possible vehicle movement states may include, for example, a vehicle standstill, a braking operation and a driving operation (without braking), hereinafter also referred to as "driving". Thus, for example, a vehicle movement state "driving" the modes of combustion engine driving, electric driving, load point increase and load point reduction can be assigned. The vehicle movement condition "braking" may be assigned to the modes of conventional braking, brake regeneration and sailing. The vehicle movement state "standstill" may be assigned the operating modes idle and the GenSet.

Diese in Abhängigkeit von dem Fahrzeugbewegungszustand reduzierte Menge der Betriebsarten kann vorteilhafterweise weiter reduziert werden, indem wenigstens eine Restriktionsregel vorgegeben wird, die in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter und vorzugsweise unabhängig von einer aktuellen Momentenanforderung und dem aktuellen Fahrzeugbewegungszustand festlegt, welche Betriebsarten aktuell zur Verfügung stehen. Gemäß dieser wenigstens einen Restriktionsregel kann dann eine weitere Einschränkung der Betriebsarten des Fahrzeugs auf diejenigen vorgenommen werden, die aktuell zur Verfügung stehen. Beispielsweise kann gemäß der wenigstens einen Restriktionsregel eine Verfügbarkeit von Komponenten im Antriebsstrang geprüft werden, insbesondere eines elektrischen Energiespeichers und/oder einer elektrischen Traktionsmaschine. Beispielsweise kann die Restriktionsregel vorgeben, dass alle Betriebsarten, die den Einsatz der elektrischen Maschine erfordern, aktuell nicht zulässig sind, wenn der elektrische Energiespeicher vorbestimmte Temperaturgrenzen überschreitet und/oder sich außerhalb vorbestimmter Ladezustandsgrenzen befindet. Auf diese Weise können somit bereits vor Beginn der Berechnung der optimalen Leistungsverteilung je Betriebsart diejenigen Betriebsarten ausgeschlossen werden, die im aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs nicht zur Verfügung stehen.This reduced as a function of the vehicle motion state amount of modes can advantageously be further reduced by at least one restriction rule is specified, which determines depending on at least one operating parameter and preferably independent of a current torque request and the current vehicle motion state, which modes are currently available. In accordance with this at least one restriction rule, a further restriction of the operating modes of the vehicle can then be made to those currently available. For example, according to the at least one restriction rule, an availability of components in the drive train can be tested, in particular an electrical energy store and / or an electric traction machine. For example, the restriction rule can specify that all operating modes that require the use of the electrical machine are currently not permitted if the electrical energy store exceeds predetermined temperature limits and / or is outside of predetermined charge state limits. In this way, those operating modes that are not available in the current operating state of the vehicle can thus be excluded even before the optimal power distribution for each operating mode is calculated.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können bei der Bestimmung der optimalen Leistungsverteilung je Betriebsart anhand vordefinierter Ausschlusskriterien bestimmte Werte der Leistungsverteilungen der Betriebsarten bestimmt werden, die als mögliche Betriebspunkte ausgeschlossen werden sollen. Die Ausschlusskriterien werden vorzugsweise so definiert, dass jede mögliche Leistungsverteilung, die nicht ausgeschlossen wird, generell schon einen akzeptablen Auswahlkandidaten darstellt. So werden die optimale Betriebsart und/oder eine optimale Leistungsverteilung nur auf Basis von vergleichsweise "guten" Leistungsverteilungen gesucht und das Risiko einer falschen Entscheidung reduziert.According to a further aspect of the invention, in determining the optimum power distribution per operating mode, predetermined values of the power distributions of the operating modes which are to be excluded as possible operating points can be determined on the basis of predefined exclusion criteria. The exclusion criteria are preferably defined so that any potential distribution of benefits that is not excluded is generally an acceptable selection candidate. Thus, the optimal mode of operation and / or optimum power distribution are sought only on the basis of comparatively "good" power distributions and the risk of a wrong decision is reduced.

Die Erfindung betrifft ferner ein Hybridfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, aufweisend eine Steuereinrichtung zur Auswahl einer Betriebsart des Hybridfahrzeugs, die eingerichtet ist, das Verfahren wie hierin offenbart durchzuführen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen rein verfahrungsgemäß offenbarte Merkmale auch als vorrichtungsgemäße Merkmale der Steuereinrichtung offenbart gelten und beanspruchbar sein.The invention further relates to a hybrid vehicle, in particular a utility vehicle, comprising a control device for selecting an operating mode of the hybrid vehicle that is configured to perform the method as disclosed herein. In order to avoid repetition, features disclosed purely in accordance with the method should also be disclosed as device-specific features of the control device and should be able to be claimed.

Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1
ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Auswahl einer Betriebsart eines Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2
ein alternatives Ablaufdiagramm zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer Ausführungsform;
Figur 3
ein Ablaufdiagramm der Schritte zur Bestimmung eines optimalen E-Moments für jede Betriebsart gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 4
ein Ablaufdiagramm zur Illustration der Bestimmung der optimalen Betriebsart auf Basis der bestimmten optimalen Leistungsverteilungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 5
eine alternative Darstellung zur Illustration der Bestimmung der optimalen Leistungsverteilungen und der optimalen Betriebsart gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 6
eine beispielhafte Illustration der Berechnung einer optimalen Leistungsverteilung für eine Betriebsart;
Figur 7
eine beispielhafte Illustration der Bestimmung der optimalen Betriebsart auf Basis der bestimmten optimalen Leistungsverteilungen; und
Figur 8
eine Zuordnung, die angibt, welche der möglichen Betriebsarten in welchem Fahrzeugbewegungszustand zulässig sind.
The preferred embodiments and features of the invention described above can be combined with one another as desired. Further details and advantages of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
FIG. 1
a schematic flow diagram of a method for selecting an operating mode of a hybrid vehicle according to an embodiment of the invention;
FIG. 2
an alternative flowchart for illustrating the method according to the invention according to an embodiment;
FIG. 3
a flowchart of the steps for determining an optimal E-moment for each mode according to an embodiment of the invention;
FIG. 4
a flow chart illustrating the determination of the optimal mode based on the determined optimal power distributions according to an embodiment of the invention;
FIG. 5
an alternative representation for illustrating the determination of the optimal power distributions and the optimal mode according to an embodiment of the invention;
FIG. 6
an exemplary illustration of the calculation of an optimal power distribution for a mode;
FIG. 7
an exemplary illustration of the determination of the optimal mode based on the determined optimal power distributions; and
FIG. 8
an assignment that indicates which of the possible modes are allowed in which vehicle movement state.

Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Illustration der Schritte eines Verfahrens zur Auswahl einer Betriebsart eines Hybridfahrzeuges gemäß einer bevorzugten Ausführungsform. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Hybridfahrzeug als Parallel-Hybridfahrzeug, insbesondere als ein solches Nutzfahrzeug, ausgebildet. Der an sich bekannte hybridisierte Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Traktionsmaschine, wobei der Verbrennungsmotor und die elektrische Traktionsmaschine, nachfolgend auch als elektrische Maschine oder E-Maschine bezeichnet, über eine gemeinsame Welle drehzahlgekoppelt, jedoch voneinander unabhängig ansteuerbar sind. FIG. 1 shows an exemplary flowchart for illustrating the steps of a method for selecting a mode of operation of a hybrid vehicle according to a preferred embodiment. According to the present embodiment, the hybrid vehicle is designed as a parallel hybrid vehicle, in particular as such a commercial vehicle. The per se known hybrid powertrain comprises an internal combustion engine and an electric traction machine, wherein the internal combustion engine and the electric traction machine, hereinafter also referred to as electric machine or electric motor, speed-coupled via a common shaft, but are independently controllable.

Mit dem hybridisierten Antriebsstrang können unterschiedliche an sich bekannte Betriebsarten ausgeführt werden, beispielsweise ein rein verbrennungsmotorisches Fahren, ein rein elektrisches Fahren, ein Boost-Betrieb, ein Segelbetrieb, eine Bremsrekuperation, ein elektrisches Anfahren, eine Lastpunktanhebung, eine Lastpunktabsenkung, ein sogenannter GenSet-Betrieb etc..With the hybrid powertrain different known per se modes can be performed, for example, a purely internal combustion engine driving, a purely electric driving, a boost operation, a sailing operation, a Bremsrekuperation, an electric Starting, a load point increase, a load point reduction, a so-called GenSet operation, etc.

Die verschiedenen Betriebsarten sollen im Fahrzeugbetrieb sinnvoll eingesetzt werden, um eine größtmögliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs zu erreichen, wobei auch weitere vorgegebene Ziele beachtet werden sollen, wie die Maximierung der Energieffizienz der elektrischen Traktionsmaschine, die Emissionsminimierung und/oder der Fahrkomfort. Zur Realisierung einer optimalen Betriebsstrategie des Hybridfahrzeugs ist es daher erforderlich, aus einer vorgegebenen Menge möglicher Betriebsarten des hybridisierten Antriebsstrangs eine für den aktuellen Betriebszeitpunkt hinsichtlich der vorgegebenen Zielkriterien optimale Betriebsart mit einer korrespondierenden optimalen Leistungsverteilung im Antriebsstrang auszuwählen, d. h. in jedem Betriebszeitpunkt diejenige Betriebsart auszuwählen, die hinsichtlich der Zielkriterien den aktuell bestmöglichen Kompromiss bietet.The various modes of operation should be used meaningfully in vehicle operation, in order to achieve the greatest possible reduction in fuel consumption, with other predetermined objectives to be considered, such as maximizing the energy efficiency of the electric traction engine, the emission minimization and / or ride comfort. To realize an optimal operating strategy of the hybrid vehicle, it is therefore necessary to select from a given set of possible operating modes of the hybridized powertrain an optimal operating mode with respect to the predetermined target criteria with a corresponding optimal power distribution in the drive train, d. H. to select the operating mode in each operating time, which offers the best possible compromise in terms of the target criteria.

In Schritt S1 wird zunächst Offline, d. h. vor Durchführung des eigentlichen Online-Optimierungsverfahrens, für jedes der Zielkriterien wenigstens eine geeignete Bewertungsvariable festgelegt, mittels der das jeweilige Zielkriterium quantitativ beschrieben werden kann. Dies ist nachfolgend beispielhaft noch detaillierter anhand der Figuren 6 und 7 erläutert.In step S1, at least one suitable evaluation variable for each of the target criteria is initially defined offline, ie before the actual online optimization process is carried out, by means of which the respective target criterion can be described quantitatively. This is exemplified in more detail below with reference to the FIGS. 6 and 7 explained.

Im Betrieb des Fahrzeugs und im Rahmen des eigentlichen Online-Optimierungsverfahrens werden dann fortlaufend die Schritte S2 bis S5 durchgeführt, d. h., die Schritte S2 bis S5 werden jeweils im Abstand von einigen Millisekunden erneut durchgeführt, um so fortlaufend in Abhängigkeit von aktuellen Fahrzeugwerten jeweils die für den aktuellen Fahrzeugzustand optimale Betriebsart auszuwählen und einzustellen.During operation of the vehicle and in the context of the actual online optimization process, steps S2 to S5 are then carried out continuously, ie. That is, the steps S2 to S5 are performed again every few milliseconds so as to continuously select and set the optimum mode for the current vehicle state depending on current vehicle values.

Gemäß der Schritte S2 bis S5 wird in einem mehrstufigen Prozess aus der Menge aller mit dem System möglichen Betriebsarten eine bezüglich der Optimierungskriterien optimale Betriebsart zusammen mit einer optimalen Leistungsverteilung ausgewählt.According to steps S2 to S5, in a multi-stage process, out of the set of all possible operating modes possible with the system, an optimum operating mode with respect to the optimization criteria is selected together with an optimal power distribution.

In Schritt S2 erfolgt hierzu zunächst eine Reduktion der Betriebsarten auf eine aktuell gültige Menge, was in den Figuren 2 und 8 näher erläutert ist.In step S2, this is done first of all, a reduction of the modes to a currently valid amount, which in the Figures 2 and 8th is explained in more detail.

Bei einem Startzeitpunkt der Optimierung bzw. des jeweiligen Berechnungszyklus werden dem mehrstufigen Auswahlverfahren zunächst alle mit dem hybridisierten Antriebsstrang realisierbaren Betriebsarten BA1 bis BAn zur Bewertung vorgestellt.At a start time of the optimization or of the respective calculation cycle, the multistage selection method initially presents all operating modes BA1 to BAn that can be realized with the hybridized drive train for evaluation.

Figur 8 listet die möglichen Fahrzeugbewegungszustände 11 des Hybridfahrzeugs auf: Die vorgegebenen möglichen Fahrzeugbewegungszustände sind beispielsweise Fahrzeugstillstand, Bremsbetrieb und Fahrbetrieb (ohne Bremsen). Bekanntermaßen kann nicht jede der Betriebsarten in jedem der möglichen Fahrzeugbewegungszustände 11 des Fahrzeugs realisiert werden. Die Zuordnung 12, die angibt, welche der möglichen Betriebsarten 12 jeweils in einem bestimmten Fahrzeugbewegungszustand 11 möglich sind, wurde vorab festgelegt und z. B. in Form einer Tabelle im Fahrzeug hinterlegt, auf die in Schritt S2 zugegriffen wird. FIG. 8 lists the possible vehicle movement states 11 of the hybrid vehicle: The predefined possible vehicle movement states are, for example, vehicle standstill, brake operation and driving operation (without brakes). As is known, not every one of the operating modes can be realized in each of the possible vehicle movement states 11 of the vehicle. The assignment 12, which indicates which of the possible operating modes 12 are possible in each case in a specific vehicle movement state 11, was determined in advance and z. B. in the form of a table in the vehicle, which is accessed in step S2.

Aus der Zuordnung 12 ist beispielsweise erkennbar, dass beispielsweise einem Fahrzeugbewegungszustand "Fahren" die Betriebsarten verbrennungsmotorisch Fahren, elektrisch Fahren, Lastpunktanhebung und Lastpunktabsenkung zugeordnet sind. Dem Fahrzeugbewegungszustand "Bremsen" sind die Betriebsarten konventionelles Bremsen, Bremsrekuperation und Segeln zugeordnet. Dem Fahrzeugbewegungszustand "Stillstand" sind die Betriebsarten Leerlauf und der GenSet zugeordnet.For example, it can be seen from the assignment 12 that, for example, a vehicle movement state "driving" is assigned the operating modes of combustion engine driving, electric driving, load point raising and load point lowering. The vehicle movement state "brakes" are assigned to the modes conventional braking, brake recovery and sailing. The vehicle movement state "standstill" is assigned the operating modes idle and the GenSet.

Die in Figur 8 gezeigten Betriebsarten je Fahrzeugbewegungszustand sind nur beispielhaft und können durch weitere mögliche Betriebsarten erweitert werden, je nach Ausführung des Hybridfahrzeugs.In the FIG. 8 shown operating modes per vehicle movement state are only examples and can be extended by other possible modes, depending on the design of the hybrid vehicle.

In Schritt S21 der Figur 2 wird zunächst der aktuelle Fahrzeugbewegungszustand bestimmt und dann die Einschränkung der Betriebsarten des Fahrzeuges auf diejenigen vorgenommen, die dem bestimmten aktuellen Fahrzeugbewegungszustand gemäß der in Figur 8 gezeigten Zuordnung 12 zugeordnet sind. Befindet sich somit das Fahrzeug aktuell im Fahrzeugbewegungszustand "Fahren", werden im nachfolgenden Schritt S22 nur noch diejenigen Betriebsarten zugeführt, die über den Fahrzeugbewegungszustand "Fahren" als mögliche Betriebsarten zugeordnet sind. Die reduzierte Menge der Betriebsarten 1b wird daraufhin in Schritt S22 weiterverarbeitet.In step S21 of FIG. 2 First, the current vehicle movement state is determined and then the restriction of the operating modes of the vehicle to those made to the particular current vehicle movement state according to the in FIG. 8 assigned assignment 12 are assigned. Thus, if the vehicle is currently in the vehicle movement state "driving", in the following step S22 only those operating modes are again supplied which are assigned as possible operating modes via the vehicle movement state "driving". The reduced amount of modes 1b is then further processed in step S22.

In Schritt S22 werden anhand definierter Regeln Restriktionen für einzelne Betriebsarten ausgewertet. Restriktionen gehen z. B. von der Verfügbarkeit von Komponenten aus. Derartige Restriktionen können beispielsweise thermische Restriktionen beinhalten, die prüfen, ob die E-Maschine oder der Traktionsenergiespeicher der elektrischen Maschine zu heiß geworden ist, so dass diejenigen Betriebsarten, die die E-Maschine benötigen, im aktuellen Zeitpunkt nicht zur Verfügung stehen und folglich in diesem Fall von der Liste möglicher Betriebsarten ausgeschlossen werden. Derartige Restriktionsregeln können auch prüfen, ob die Maschine aus anderen Gründen verfügbar ist oder nicht. Diese Restriktionen sind jedoch nicht momentenbezogen, sondern derartige Kriterien werden erst in den nachfolgenden Schritten (z. B. S45, S55), z. B. im Rahmen der Ausschlusskriterien, einbezogen. Die Anzahl der möglichen Betriebsarten 1b kann also in Schritt S22 aufgrund von vorgegebener Restriktionsregeln optional weiter eingeschränkt werden, so dass schließlich eine erste Auswahl möglicher Betriebsarten 1c dem nachfolgenden zweistufigen Auswahlverfahren der Schritte S3 bis S5 zugeführt wird. Lediglich beispielhaft soll angenommen werden, dass im aktuellen Fahrzustand und Berechnungszeitpunkt des Verfahrens die möglichen Betriebsarten der ersten Auswahl 1c auf nur noch drei Betriebsarten reduziert wurden, die nachfolgend als BA1, BA2 und BA3 bezeichnet werden.In step S22, restrictions on individual operating modes are evaluated on the basis of defined rules. Restrictions go z. B. from the availability of components. Such restrictions may include, for example, thermal restrictions that check whether the electric machine or traction energy storage of the electric machine has become too hot, so that those modes that require the electric machine are not available at the current time and consequently in this Case be excluded from the list of possible operating modes. Such restriction rules can also check if the machine is available for other reasons or not. However, these restrictions are not torque-related, but such criteria are only in the subsequent steps (eg S45, S55), z. For example, within the exclusion criteria. The number of possible operating modes 1b can therefore optionally be further restricted in step S22 on the basis of predetermined restriction rules, so that finally a first selection of possible operating modes 1c is supplied to the subsequent two-stage selection process of steps S3 to S5. For example only, it shall be assumed that in the current driving state and calculation time of the method, the possible modes of operation of the first selection 1c have been reduced to only three operating modes, which are referred to below as BA1, BA2 and BA3.

In Schritt S3, der in Figur 2 nicht eingezeichnet ist, werden zunächst für jede der nach der Reduktion der Betriebsarten verbliebenen Betriebsarten 1c mögliche Leistungsverteilungen im Antriebsstrang ermittelt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Parallel-Hybridfahrzeugs wird die mögliche Leistungsverteilung durch die Angabe der mit der elektrischen Maschine im aktuellen Betriebszustand realisierbaren Momente gegeben. Bei der Berechnung der möglichen Momente der E-Maschine wird die Leistungsfähigkeit der E-Maschine berücksichtigt. Aus jedem möglichen Moment der E-Maschine ergibt sich dann das verbleibende, vom Verbrennungsmotor aufzubringende Moment als Differenz von aktuell angefordertem Fahrerwunschmoment abzüglich dem Moment der E-Maschine, so dass die Leistungsverteilung eindeutig festgelegt ist. Als Ergebnis des Schritts S3 ergibt sich somit für jede Betriebsart ein Bereich der möglichen Werte für die E-Maschinenmomente. Die möglichen Werte für die E-Maschinenmomente werden in diskreten Schritten berechnet, z. B. in Schritten von 10 Nm.In step S3, the in FIG. 2 is not shown, first possible power distributions in the drive train are determined for each of the remaining after the reduction of the operating modes 1c. In the present exemplary embodiment of a parallel hybrid vehicle, the possible power distribution is given by specifying the torques that can be realized with the electric machine in the current operating state. When calculating the possible moments of the electric motor, the efficiency of the electric motor is taken into account. From each possible moment of the electric motor, the remaining torque to be applied by the internal combustion engine then results as the difference between the currently requested driver's desired torque minus the torque of the electric motor, so that the power distribution is clearly defined. As a result of step S3, a range of possible values for the E machine torques thus results for each operating mode. The possible values for the e-machine torques are calculated in discrete steps, eg. B. in steps of 10 Nm.

In Schritt S4 erfolgt dann die Berechnung des optimalen E-Maschinenmoments je Betriebsart. Die Unterschritte des Schritts S4 sind in den Figuren 3, 5 und 6 jeweils in unterschiedlichen Darstellungen illustriert.In step S4 then the calculation of the optimal E-machine torque per mode takes place. The substeps of step S4 are in the Figures 3 . 5 and 6 each illustrated in different representations.

Im oberen Diagramm der Figur 6 geben die Werte der Abszisse beispielhaft die in Schritt S3 bestimmten möglichen E-Momente einer der Betriebsarten der ersten Auswahl 1c an, hier beispielhaft für die Betriebsart BA2. Die Betriebsart BA2 stellt vorliegend die Betriebsart einer Lastpunktabsenkung dar, bei der die zur Erfüllung des positiven Fahrerwunschmomentes benötigte Leistung sowohl vom Verbrennungsmotor als auch von der E-Maschine bereitgestellt wird. Die Lastpunktabsenkung wird zur Betriebspunktoptimierung des Verbrennungsmotors bzw. zur gezielten Entladung des Energiespeichers verwendet. Für diese Betriebsart wurden im aktuellen Betriebszustand mögliche E-Momente 2 im Bereich von 0-600 Nm in diskreten Schritten von 10 Nm bestimmt (vgl. Schritt S3).In the upper diagram of the FIG. 6 For example, the values of the abscissa indicate the possible e-moments determined in step S3 of one of the operating modes of the first selection 1c, here by way of example for the operating mode BA2. In the present case, the operating mode BA2 represents the operating mode of a load point reduction, in which the power required to satisfy the positive driver request torque is provided both by the internal combustion engine and by the electric motor. The load point reduction is used for the operating point optimization of the internal combustion engine or for the targeted discharge of the energy store. For this mode In the current operating state, possible E-moments 2 in the range of 0-600 Nm were determined in discrete steps of 10 Nm (see step S3).

In den Schritten S41 und S42 werden dann die Werte der Bewertungsvariablen für jede Betriebsart berechnet und anschließend der erste Optimalwert für jede Bewertungsvariable in der jeweiligen Betriebsart bestimmt.In steps S41 and S42, the values of the evaluation variables for each operating mode are then calculated and then the first optimum value is determined for each evaluation variable in the respective operating mode.

Die im Diagramm gezeichneten Kurven 5 und 6 sowie die Horizontallinie 7 geben den in Schritt S41 berechneten Verlauf der Werte dreier Bewertungsvariablen in Abhängigkeit von den bestimmten möglichen Momenten 2 der E-Maschine bzw. der Leistungsverteilung an.The curves 5 and 6 drawn in the diagram and the horizontal line 7 indicate the course of the values of three evaluation variables calculated in step S41 in dependence on the specific possible moments 2 of the electric motor or the power distribution.

Gemäß dem vorliegenden Beispiel gibt die Kurve 5 den Verlauf einer Bewertungsvariable "Wirkungsgrad der elektrischen Traktionsmaschine" an. Die Einheit dieser Bewertungsvariable ist dimensionslos. Diese Bewertungsvariable wird zur quantitativen Beschreibung des Zielkriteriums einer Maximierung der Energieeffizienz der elektrischen Traktionsmaschine verwendet.According to the present example, the curve 5 indicates the course of a rating variable "efficiency of the electric traction machine". The unit of this evaluation variable is dimensionless. This rating variable is used to quantitatively describe the target criterion of maximizing the energy efficiency of the electric traction machine.

Das Zielkriterium der Maximierung der Energieeffizienz der elektrischen Traktionsmaschine ist ein Maximierungsziel, d. h., die Energieeffizienz soll maximiert werden. Folglich wird in Schritt S42 als erster Optimalwert 5a der Bewertungsvariable "Wirkungsgrad der elektrischen Traktionsmaschine" der Maximalwert der Kurve 5 bestimmt.The target criterion of maximizing the energy efficiency of the electric traction machine is an maximization goal, i. h., energy efficiency should be maximized. Consequently, in step S42, as the first optimum value 5a of the evaluation variable "efficiency of the electric traction machine", the maximum value of the curve 5 is determined.

Vorliegend weist der Verlauf 5 dieser Bewertungsvariable in Abhängigkeit des Moments 2a der E-Maschine ein Maximum 5a bei einem E-Maschinenmomentwert von z. B. 100 Nm auf. Dies bedeutet, dass der maximale Wirkungsgrad bei einem E-Maschinenmoment von 100 Nm erzielt wird, d. h. wenn die E-Maschine in Reaktion auf ein positives aktuelles Fahrerwunschmoment 100 Nm stellt und die verbleibende Differenz zum Fahrerwunschmoment vom Verbrennungsmotor aufgebracht wird. Es ist aus dem Verlauf 5 erkennbar, dass der Wirkungsgrad bei einem größeren E-Moment als 100 Nm wieder abfällt. Dies liegt z. B. darin, dass die Verlustleistung hin zu höheren Drehmomenten quadratisch zunimmt. Die Berechnung des Verlaufs 5 erfolgt mittels eines hinterlegten Wirkungsgrad-Kennfeldes 4a der elektrischen Traktionsmaschine.In the present case, the course 5 of this evaluation variable, depending on the moment 2a of the electric motor, has a maximum 5a at an e-machine torque value of z. B. 100 Nm. This means that the maximum efficiency is achieved with an E-machine torque of 100 Nm, d. H. when the electric machine sets 100 Nm in response to a positive current driver request torque and the remaining difference to the driver's desired torque is applied by the internal combustion engine. It can be seen from the course 5 that the efficiency drops again at a larger E-moment than 100 Nm. This is z. Example is that the power loss increases quadratically towards higher torques. The calculation of the course 5 takes place by means of a stored efficiency map 4a of the electric traction machine.

Die mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnete Linie im oberen Diagramm der Figur 6 stellt einen Verlauf der Batterieleistung dar und zeigt die Lade- bzw. Entladeleistung des Energiespeichers an, in die der Wirkungsgrad des Traktionsenergiespeichers eingeht. Mit höherem E-Moment, das von der E-Maschine aufzubringen ist, steigt die Entladeleistung an, was durch den Anstieg der Kurve 6 dargestellt ist. Bei dieser Kurve wird kein Maximum oder Minimum des Verlaufs 6 gesucht, sondern das zugeordnete Zielkriterium ist ein Approximierungsziel betreffend den optimalen Ladezustand des Energiespeichers, der in einem vorbestimmten Bereich liegen soll. Ist der Traktionsenergiespeicher vollgeladen, ist es günstig, diesen zu entladen, um nachfolgend wieder genügend Speicherkapazität zur Aufnahme von Rekuperationsenergie zu haben. Ist der Traktionsenergiespeicher stark entladen, ist es günstig, diesen wieder zu laden. Folglich wird der erste Optimalwert für den Verlauf der Kurve 6 als ein Sollwert 6a in Abhängigkeit von aktuellen Fahrzeugdaten, insbesondere in Abhängigkeit von dem aktuellen Ladezustandes des Traktionsenergiespeichers, vorgegeben, der vorliegend durch einen Wert des E-Moments bei 440 Nm erreicht wird.The marked with the reference numeral 6 line in the upper diagram of FIG. 6 represents a curve of the battery power and indicates the charging or discharging power of the energy storage, in which the efficiency of the traction energy storage is received. With higher e-moment, which is to be applied by the electric motor, the discharge power increases, which is represented by the slope of the curve 6. In this curve, no maximum or minimum of the curve 6 is searched, but the associated target criterion is a Approximierungsziel regarding the optimal state of charge of the energy storage, which should be in a predetermined range. If the traction energy store is fully charged, it is favorable to discharge it in order subsequently to again have sufficient storage capacity for receiving recuperation energy. If the traction energy storage heavily discharged, it is convenient to load this again. Consequently, the first optimum value for the course of the curve 6 is given as a desired value 6a as a function of current vehicle data, in particular as a function of the current state of charge of the traction energy store, which is achieved here by a value of the E torque at 440 Nm.

Der Verlauf der Kurve 7 ist der Verlauf einer weiteren Bewertungsvariable zur Bewertung eines weiteren Ziels. Diese Bewertungsvariable steht beispielhaft für eine Bewertungsvariable, die nicht abhängig vom aktuellen E-Moment ist. Der Verlauf einer solchen Bewertungsvariable zeigt sich als horizontale Gerade über dem E-Moment und gewinnt erst an Bedeutung im nachfolgenden Schritt des Vergleichs der verschiedenen Betriebsarten untereinander. Für diese Bewertungsvariable wird als Optimalwert ein Minimum identifiziert. Aufgrund des konstanten Verlaufs der Kurve 7 ist dieses Minimum 7a keinem bestimmten Drehmoment zugeordnet.The course of the curve 7 is the course of a further evaluation variable for the evaluation of another goal. This rating variable is an example of a rating variable that is not dependent on the current e-moment. The course of such a rating variable shows up as a horizontal straight line above the e-moment and only gains significance in the subsequent step of comparing the different operating modes with one another. For this evaluation variable, a minimum is identified as the optimum value. Due to the constant course of the curve 7, this minimum 7a is not associated with a specific torque.

Die ersten optimalen Werte 5a, 6a, und 7a werden nicht nur für die Betriebsart BA2, sondern für alle Betriebsarten der ersten Auswahl bestimmt.The first optimal values 5a, 6a, and 7a are determined not only for the mode BA2 but for all modes of the first selection.

Der dargestellte Verlauf 5, 6, 7 der Werte der Bewertungsvariablen wird bei jedem Durchlauf der Schritte S2 bis S5 neu berechnet. Den einzelnen Berechnungsschritten stehen hier Informationen wie aktuelle Messdaten, Fahrzeug- und Komponentenparameter sowie Kennfelder zur Verfügung, die von einer Fahrzeugsteuerung 4, die zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist, verarbeitet werden und in der die Zielgrößen, Ausschlusskriterien (KO-Kriterien), Gewichtungsfaktoren, zu verwendende Fahrzeugparameter etc. hinterlegt sind, was durch den Block 4 lediglich beispielhaft und stark schematisiert angedeutet ist.The represented course 5, 6, 7 of the values of the evaluation variables is recalculated each time through the steps S2 to S5. The individual calculation steps are here information such as current measurement data, vehicle and component parameters and maps available that are processed by a vehicle controller 4, which is set up to carry out the method, and in the target sizes, exclusion criteria (KO criteria), weighting factors, to be used vehicle parameters, etc. are deposited, which is indicated by the block 4 only by way of example and highly schematic.

Die Berechnung der Verläufe 5, 6, 7 der Bewertungsvariablen erfolgt in Abhängigkeit von aktuellen Messdaten, Fahrzeug- und Komponentenparametern sowie Kennfeldern und ist insbesondere abhängig von der spezifischen Antriebsstrangkonfiguration des Hybridfahrzeugs.The calculation of the gradients 5, 6, 7 of the evaluation variables takes place as a function of current measured data, vehicle and component parameters as well as characteristic maps and is particularly dependent on the specific drive train configuration of the hybrid vehicle.

Die so bestimmten Verläufe 5, 6, 7 der Bewertungsvariablen gelten jeweils nur für einen Berechnungszyklus der Schritte S2 bis S5 der Online-Berechnung, d. h., in einem nachfolgenden Berechnungszyklus S2 bis S5, der einige Millisekunden später bzw. in einer anderen Fahrsituation ausgeführt wird, können sich andere Verläufe und andere Optimalwerte 5a, 6a, 7a ergeben, da sich die Fahrzeugparameter und Messdaten laufend ändern.The curves 5, 6, 7 of the evaluation variables thus determined are only valid for one calculation cycle of the steps S2 to S5 of the online calculation, ie. That is, in a subsequent calculation cycle S2 to S5, which is executed a few milliseconds later or in another driving situation, other courses and other optimum values 5a, 6a, 7a may result, since the vehicle parameters and measurement data are constantly changing.

In Schritt S43 wird für jede Bewertungsvariable jeder Betriebsart die gewichtete erste Abweichung der Werte der jeweiligen Bewertungsvariable von dem bestimmten ersten Optimalwert der jeweiligen Bewertungsvariable ermittelt. Dies ist im unteren Diagramm der Figur 6 dargestellt. Zur Bestimmung der gewichteten Abweichung werden für jede Kurve jeweils die Differenzwerte aus der ursprünglichen Kurve 5, 6, 7 mit dem jeweiligen Optimalwert 5a, 6a bzw. 7a gebildet und zusätzlich mit einem Gewichtungsfaktor (Bewertungsfaktor) skaliert.In step S43, for each evaluation variable of each mode, the weighted first deviation of the values of the respective evaluation variable from the determined first optimum value of the respective evaluation variable is determined. This is in the lower diagram of the FIG. 6 shown. To determine the weighted deviation, the difference values from the original curve 5, 6, 7 with the respective optimum value 5a, 6a or 7a are respectively formed for each curve and additionally scaled by a weighting factor (weighting factor).

Da der Optimalwert 5a einem E-Moment von knapp über 100 Nm zugeordnet ist, weist der Verlauf der gewichteten ersten Abweichung 5c eine Nullstelle bei diesem Drehmomentwert der elektrischen Maschine auf. Entsprechendes gilt für den gewichteten ersten Verlauf 6c der Batterieleistung, die bei dem Sollwert von ca. 440 Nm eine Nullstelle hat. Der gewichtete Verlauf 7c ist im Diagramm schwierig zu erkennen, da er direkt auf der Abszissenachse liegt, was sich aus dem konstanten Verlauf 7 im oberen Diagramm ergibt. Diese Bewertungsvariable fällt somit vorliegend aus der aktuellen Bewertung quasi heraus, weil es keinen Optimalwert gibt.Since the optimum value 5a is associated with an E-torque of just over 100 Nm, the course of the weighted first deviation 5c has a zero point in this torque value of the electric machine. The same applies to the weighted first course 6c of the battery power, which has a zero at the nominal value of approximately 440 Nm. The weighted curve 7c is difficult to see in the diagram, since it lies directly on the abscissa axis, which results from the constant curve 7 in the upper diagram. In the present case, this evaluation variable thus virtually disappears from the current evaluation because there is no optimum value.

Über die Skalierung mit dem Gewichtungsfaktor können die bestimmten ersten Abweichungen einerseits auf eine dimensionslose Einheit oder auf eine gemeinsame Einheit, z.B. eine Geldeinheit einer Schadensfunktion, transferiert werden, da die Bewertungsvariablen in der Regel in unterschiedlichen Einheiten angegeben werden. Anderseits ermöglicht die Gewichtung eine Kalibrierung der ersten Abweichungen der Bewertungsvariablen untereinander, um die Bewertungsvariablen untereinander zu priorisieren, da in der Regel die den Bewertungsvariablen zugeordneten Zielkriterien unterschiedlich stark gewichtet bzw. priorisiert werden sollen.By scaling with the weighting factor, the determined first deviations can be translated on the one hand to a dimensionless unit or to a common unit, e.g. a monetary unit of a damage function, because the valuation variables are usually given in different units. On the other hand, the weighting makes it possible to calibrate the first deviations of the evaluation variables among one another in order to prioritize the evaluation variables with one another, since as a rule the target criteria assigned to the evaluation variables should be weighted or prioritized to different degrees.

In Figur 5 ist ferner dargestellt, dass optional Ausschlusskriterien (in Figur 5 als "KO-Kriterien" bezeichnet) vorgegeben werden können, die nur gewisse E-Maschinenmomente zulassen können. So werden beispielsweise in Schritt S45 anhand eines vorgegebenen Ausschlusskriteriums nur diejenigen E-Maschinenmomente zugelassen, die einen Mindestwirkungsgrad vorweisen, beispielsweise E-Momente, bei denen der aktuelle Wirkungsgrad der elektrischen Traktionsmaschine mindestens 80 Prozent entspricht. Mit diesen Ausschlusskriterien werden somit bestimmte E-Momente 9 der möglichen Leistungsverteilung je Betriebsart ausgeschlossen, was durch die schraffierten Bereiche im unteren Diagramm der Figur 6 dargestellt ist. In diesen Bereichen werden die Werte der Bewertungsvariable bzw. der gewichteten ersten Abweichung somit bei der nachfolgenden Bestimmung der optimalen Betriebsart nicht berücksichtigt.In FIG. 5 is further shown that optional exclusion criteria (in FIG. 5 can be specified as "KO criteria"), which can only allow certain e-machine torques. Thus, for example, in step S45 based on a predetermined exclusion criterion, only those E machine torques are permitted which have a minimum efficiency, for example E-moments in which the current efficiency the electric traction machine equals at least 80 percent. With these exclusion criteria, certain e-moments 9 of the possible power distribution per operating mode are thus excluded, which is indicated by the hatched areas in the lower diagram of the FIG. 6 is shown. In these areas, the values of the evaluation variable or the weighted first deviation are therefore not taken into account in the subsequent determination of the optimum operating mode.

Ein Vorteil der Anwendung derartiger Ausschlusskriterien ist, dass diese so festgelegt werden können, dass jedes der dadurch nicht ausgeschlossenen E-Momente somit bereits einen akzeptablen Auswahlkandidaten darstellt, so dass nachfolgend das Optimum der Leistungsverteilung nur innerhalb von akzeptablen Leistungsverteilungen bzw. E-Momenten gesucht wird. Dadurch kann das Risiko einer falschen Entscheidung reduziert werden. Ferner können dadurch Schwächen der nachfolgend angewandten Entscheidungsregeln kompensiert werden, da so zumindest sichergestellt wird, dass immer ein akzeptables E-Moment der Auswahl der optimalen Betriebsart zugrunde gelegt wird.An advantage of using such exclusion criteria is that they can be determined so that each of the E-moments not excluded thereby already represents an acceptable selection candidate, so that subsequently the optimum of the power distribution is sought only within acceptable power distributions or E-moments , This can reduce the risk of a wrong decision. Furthermore, weaknesses of the subsequently applied decision rules can thereby be compensated, since at least this ensures that an acceptable e-moment is always taken as the basis for the selection of the optimum mode of operation.

In Schritt S44 wird nachfolgend ein optimales E-Maschinenmoment 2a unter Verwendung einer vorgegebenen Entscheidungsregel bestimmt.In step S44, an optimal E-machine torque 2a is subsequently determined using a predetermined decision rule.

Möglich wäre beispielsweise eine einfache Addition aller Kurven 5c, 6c, und 7c und Auswahl desjenigen Betriebspunktes, d. h. desjenigen E-Maschinenmoments, das den geringsten Wert der addierten ersten gewichteten Abweichungen 5c, 6c, und 7c aller Bewertungsvariablen je Betriebsart aufweist. Dies stellt den Punkt des geringsten Gesamtschadens dar.For example, a simple addition of all curves 5c, 6c, and 7c and selection of that operating point would be possible, ie. H. that E engine torque having the lowest value of the added first weighted deviations 5c, 6c, and 7c of all the evaluation variables per operating mode. This represents the point of least total damage.

Ein Nachteil dieser vergleichsweise einfachen Entscheidungsregel ist jedoch, dass sich das Optimum unter dem Optimum eines Teilzieles befinden kann. Dies ist dann nachteilig, wenn man hinsichtlich eines Zielkriteriums eine sehr optimale Lösung gefunden hat, dagegen hinsichtlich aller anderen Zielkriterien jedoch eine eher vergleichsweise schlechte Lösung.A disadvantage of this comparatively simple decision rule, however, is that the optimum can be below the optimum of a sub-goal. This is disadvantageous if one has found a very optimal solution with regard to a target criterion, but with respect to all other target criteria, however, a rather comparatively poor solution.

Vorzuziehen ist daher eine Lösung, die einen guten Kompromiss zwischen allen Zielkriterien darstellt. Hierfür ist eine Entscheidungsregel basierend auf dem Minimax-Prinzip besser geeignet. Im unteren Diagramm der Figur 6 wurde eine solche Minimax-Entscheidungsregel angewendet, die durch den Verlauf der gestrichpunkteten Kurve 10 dargestellt ist. Die Kurve 10 gibt den schlechtesten Fall an, in dem an jedem Betriebspunkt der möglichen Momente jeweils aus den Werten der gewichteten ersten Abweichungen 5c, 6c, 7c jeweils die größte erste Abweichung ermittelt wird. Als optimale Leistungsverteilung wird dann dasjenige E-Moment 2a ausgewählt, dem die kleinste 10a der ermittelten größten ersten Abweichungen 10 zugeordnet ist. Dies ist vorliegend im Punkt 2a der Fall, da die gestrichpunktete Kurve ihr Minimum 10a bei dem Betriebspunkt 2a hat. Es ist nochmals darauf hinzuweisen, dass in Figur 6 jeweils nur die Bestimmung des optimalen E-Moments für eine Betriebsart, nämlich der Betriebsart "BA2", dargestellt ist. Im Rahmen des Schritts S4 werden jedoch für alle Betriebsarten der ersten Auswahl 1c die Werte der Bewertungsvariablen mit den zugeordneten Optimalwerten und den gewichteten Abweichungen von den ersten Optimalwerten berechnet und anschließend die optimale Leistungsverteilung für die jeweilige Betriebsart bestimmt.A preferable solution is therefore a good compromise between all the target criteria. For this purpose, a decision rule based on the minimax principle is better suited. In the lower diagram of the FIG. 6 Such a minimax decision rule has been applied, which is represented by the course of the dotted curve 10. The curve 10 indicates the worst case in which the greatest first deviation is determined in each case from the values of the weighted first deviations 5c, 6c, 7c at each operating point of the possible moments. The optimal power distribution then becomes the E-moment 2 a, to which the smallest 10 a of the determined largest first deviations 10 is assigned. This is the case in point 2a, since the dashed curve has its minimum 10a at the operating point 2a. It should be pointed out again that in FIG. 6 in each case only the determination of the optimal E moment for an operating mode, namely the operating mode "BA2", is shown. In the context of step S4, however, the values of the evaluation variables with the associated optimum values and the weighted deviations from the first optimum values are calculated for all operating modes of the first selection 1c, and then the optimum power distribution for the respective operating mode is determined.

Im rechten oberen Diagramm ist nochmals das Ergebnis des Schritts S44 für die Betriebsart BA2 dargestellt. Aus den möglichen Werten 2 der E-Maschinenmomente in der Betriebsart BA2 wird der Punkt 2a als optimales E-Maschinenmoment bestimmt. Diesem Betriebspunkt 2a der optimalen Leistungsverteilung sind die Werte 5b, 6b, und 7b als zugehörige Werte der Bewertungsvariablen zugeordnet, die nachfolgend dem Schritt S5 zugeführt werdenThe upper right diagram again shows the result of step S44 for operating mode BA2. From the possible values 2 of the E machine torques in the operating mode BA2, the point 2a is determined as the optimum E machine torque. At this optimal power distribution operating point 2a, the values 5b, 6b, and 7b are assigned as corresponding values of the evaluation variables, which are subsequently supplied to the step S5

In Schritt S5 erfolgt dann die Bestimmung der optimalen Betriebsart anhand der Ergebnisse aus Schritt S4. Hierfür werden die Schritte S51 bis S54 bzw. S55 durchgeführt, was wiederum in den Figuren 4, 5 und 7 in unterschiedlichen Darstellungen illustriert ist.In step S5, the determination of the optimum operating mode then takes place based on the results of step S4. For this purpose, the steps S51 to S54 or S55 are performed, which in turn in the FIGS. 4 . 5 and 7 illustrated in different representations.

In Schritt S51 werden zunächst die optimalen E-Momente für die einzelnen Betriebsarten und die zugehörigen Werte der Bewertungsvariablen 5b, 6b, 7b, die in Schritt S44 bestimmt wurden, als Eingangsdaten bereitgestellt, was im oberen Diagramm der Figur 7 beispielhaft für die drei Betriebsarten BA1, BA2 und BA3 dargestellt ist.In step S51, first, the optimum E-moments for each mode and the corresponding values of the evaluation variables 5b, 6b, 7b determined in step S44 are provided as input data, which is shown in the upper diagram of FIG FIG. 7 is exemplified for the three operating modes BA1, BA2 and BA3.

In der Mitte ist wiederum die Betriebsart BA2, die bereits in Figur 6 erläutert wurde, dargestellt mit ihrem optimalen E-Moment 2a in der Höhe von beispielsweise 220 Nm und jeweils den zugehörigen Werten 5b, 6b, 7b der Bewertungsvariablen in diesem Betriebspunkt 2a der optimalen Leistungsverteilung.In the middle again is the operating mode BA2, which is already in FIG. 6 with its optimum E-moment 2a in the amount of, for example, 220 Nm and in each case the associated values 5b, 6b, 7b of the evaluation variable in this operating point 2a of the optimum power distribution.

Links davon ist die Betriebsart "BA1" dargestellt, die eine Betriebsart der Lastpunktanhebung darstellt. Bei der Lastpunktanhebung stellt der Verbrennungsmotor sowohl die Leistung zur vollständigen Erfüllung des positiven Fahrerwunschmomentes wie auch zum gleichzeitigen Laden des Traktionsenergiespeichers bereit.To the left is the operating mode "BA1", which represents a mode of load increase. When boosting the load, the engine provides both the power to fully meet the positive driver torque demand and to simultaneously charge traction energy storage.

Die Betriebsart BA3 stellt eine Betriebsart des rein elektrischen Fahrens dar.The operating mode BA3 represents a mode of purely electric driving.

Es ist ein besonderer Aspekt des vorliegenden Ausführungsbeispiels, dass nun in analoger Weise zu den Schritten zur Bestimmung der optimalen Leistungsverteilung je Betriebsart vergleichbare Schritte zur Bestimmung der optimalen Betriebsart durchgeführt werden, was gut in Figur 5 erkennbar ist, da die Schritte S52 bis S55 im Prinzip den Schritten S42 bis S45 entsprechen. Die Besonderheit bei der Durchführung der Schritte S52 bis S55 liegt darin, dass die Berechnungsschritte nun mit den optimalen Leistungsverteilungen 2a der Betriebsarten und den zugehörigen Werten 5b, 6b, 7b der Bewertungsvariablen durchlaufen werden.It is a particular aspect of the present embodiment that comparable steps for determining the optimum operating mode are now carried out in a manner analogous to the steps for determining the optimum power distribution per operating mode, which works well in FIG. 5 is recognizable, since steps S52 to S55 correspond in principle to steps S42 to S45. The special feature when performing steps S52 to S55 is that the calculation steps are now run through with the optimal power distributions 2a of the operating modes and the associated values 5b, 6b, 7b of the evaluation variables.

In Schritt S52 werden zunächst wieder die Optimalwerte 5d, 6d, 7d der Bewertungsvariablen bestimmt. Ob der jeweilige Optimalwert ein Maximalwert, ein Minimalwert oder ein Sollwert ist, hängt wiederum von dem jeweiligen Zielkriterium ab.In step S52, first the optimal values 5d, 6d, 7d of the evaluation variable are determined again. Whether the respective optimum value is a maximum value, a minimum value or a desired value, in turn, depends on the respective target criterion.

Für die Maximierung der Energieeffizienz der elektrischen Traktionsmaschine wird wiederum der Maximalwert gesucht. Dieses Mal aber über alle Betriebsarten hinweg, so dass jeweils der Wert 5b als Maximalwert 5d ermittelt wird, der den größten Wert im Betriebspunkt 2a des optimalen E-Moments aufweist. Vorliegend ist dies der Punkt 5b der Betriebsart BA2, da der Wert 5b der Betriebsart BA3 und der Betriebsart BA 1 kleinerlst.In order to maximize the energy efficiency of the electric traction machine again the maximum value is searched. But this time across all modes of operation, so that in each case the value 5b is determined as the maximum value 5d, which has the largest value in the operating point 2a of the optimal E-moment. In the present case this is the point 5b of the operating mode BA2, since the value 5b of the operating mode BA3 and the operating mode BA 1 is smaller.

Für die Batterieleistung als Bewertungsvariable wird wiederum ein Sollwert 6d vorgegeben, der als Optimalwert festgelegt wird.For the battery power as evaluation variable, in turn, a desired value 6d is specified, which is set as the optimum value.

Für die Bewertungsvariable Konfigurationswechsel 7 wird der Minimalwert gesucht. Als Minimalwert 7d wird der Wert 7b der Höhe null der Betriebsart 3 als Optimalwert festgelegt. Der so bestimmte Optimalwert 5d, 6d, 7d für jede Bewertungsvariable, nachfolgend als zweiter Optimalwert bezeichnet, gilt für alle Betriebsarten BA1, BA2 und BA3 und wird zur Bestimmung der gewichteten zweiten Abweichung verwendet, die jeweils für jede Bewertungsvariable in jeder Betriebsart der ersten Auswahl in Schritt S53 bestimmt wird.For the evaluation variable configuration change 7 the minimum value is searched. As the minimum value 7d, the value 7b of the height zero of the mode 3 is set as the optimum value. The optimum value 5d, 6d, 7d thus determined for each evaluation variable, referred to below as the second optimum value, applies to all operating modes BA1, BA2 and BA3 and is used to determine the weighted second deviation which is determined for each evaluation variable in each mode of the first selection in FIG Step S53 is determined.

Die gewichtete zweite Abweichung 5e, 6e, 7e stellt jeweils eine gewichtete Abweichung des zweiten Optimalwerts 5d, 6d, 7d der jeweiligen Bewertungsvariable vom Werte der jeweiligen Bewertungsvariable 5b, 6b etc. im Betriebspunkt 2a der bestimmten optimalen Leistungsverteilung für die jeweilige Betriebsart dar.The weighted second deviation 5e, 6e, 7e respectively represents a weighted deviation of the second optimum value 5d, 6d, 7d of the respective evaluation variable from the values of the respective evaluation variables 5b, 6b, etc. at the operating point 2a of the determined optimum power distribution for the respective mode.

So ergibt sich beispielsweise für die Betriebsart BA2 ein Wert von 0 für die gewichtete zweite Abweichung 5e der Betriebsvariable "Wirkungsgrad der elektrischen Traktionsmaschine", da der zweite Optimalwert 5b mit dem Wert der Bewertungsvariable dieser Betriebsart identisch ist. Dagegen ergibt sich für die Betriebsart BA3 eine positive Betragsdifferenz der gewichteten zweiten Abweichung 5e. Umgekehrt ergibt sich beispielsweise für die gewichtete zweite Abweichung 7e der Betriebsart BA3 ein Wert von 0, während die gewichtete zweite Abweichung 7e für die Betriebsart BA2 einen positiven Betragswert ergibt etc..Thus, for example, for the operating mode BA2, a value of 0 for the weighted second deviation 5e results for the operating variable "efficiency of the electric traction machine" since the second optimum value 5b is identical to the value of the evaluation variable for this operating mode. On the other hand, for the operating mode BA3 a positive difference in the absolute value of the weighted results second deviation 5e. Conversely, for example, the weighted second deviation 7e of the operating mode BA3 results in a value of 0, while the weighted second deviation 7e results in a positive absolute value value for the operating mode BA2.

Anschließend erfolgt in Schritt S54 die Bestimmung der optimalen Betriebsart unter Verwendung einer zweiten Entscheidungsregel, gemäß der die Betriebsarten BA1, BA2 und BA3 jeweils in Abhängigkeit von den gewichteten zweiten Abweichungen 5e, 6e, und 7e der Bewertungsvariablen bewertet werden und daraus eine optimale Betriebsart festgelegt wird.Subsequently, in step S54, the determination of the optimum operating mode is carried out using a second decision rule according to which the operating modes BA1, BA2 and BA3 are respectively evaluated as a function of the weighted second deviations 5e, 6e and 7e of the evaluation variables and from this an optimum operating mode is determined ,

Vorliegend wird als Entscheidungsregel nicht die zuvor angewandte Minimax-Entscheidungsregel verwendet. Gemäß der zweiten Entscheidungsregel werden vielmehr die gewichteten zweiten Abweichungen 5e, 6e, 7e der Bewertungsvariablen jeweils einer Betriebsart summiert, woraus sich die Punkte ∑1, ∑2 und ∑3 ergeben. Anschließend wird der kleinste dieser Summenwerte ermittelt, was vorliegend dem Wert ∑2 entspricht. Dann wird diejenige Betriebsart als optimale Betriebsart 3 festgelegt, die den kleinsten dieser Summenwerte aufweist. Somit wird vorliegend die Betriebsart BA2 als optimale Betriebsart festgelegt. Die optimale Betriebsart BA2, die einer Lastpunktabsenkung entspricht, wird somit nachfolgend von einer Steuereinrichtung als aktuelle Betriebsart eingestellt, wobei die in dieser Betriebsart zuvor bestimmte optimale Leistungsverteilung in Form des optimalen E-Maschinenmoments in der Höhe von etwas über 200 Nm als E-Maschinenmoment vorgegeben wird.In the present case, the decision rule used is not the previously applied minimax decision rule. Rather, according to the second decision rule, the weighted second deviations 5e, 6e, 7e of the evaluation variables are respectively summed up into a mode of operation, resulting in the points Σ1, Σ2 and Σ3. Subsequently, the smallest of these sum values is determined, which in the present case corresponds to the value Σ2. Then, that mode is set as the optimum mode 3 having the smallest of these sum values. Thus, in the present case, the operating mode BA2 is set as the optimum operating mode. The optimum operating mode BA2, which corresponds to a load point reduction, is thus subsequently set by a control device as the current operating mode, wherein the previously determined in this mode optimal power distribution in the form of the optimal e-machine torque in the amount of just over 200 Nm specified as e-machine torque becomes.

Anschließend erfolgt eine erneute Berechnung einer optimalen Betriebsart 3 in der Abfolge der Schritte S2 bis S5.Subsequently, a new calculation of an optimal mode 3 in the sequence of steps S2 to S5.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, ohne den zugehörigen Bereich zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.Although the invention has been described with reference to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted for without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications can be made without leaving the associated area. Accordingly, the invention should not be limited to the disclosed embodiments, but should include all embodiments which fall within the scope of the appended claims. In particular, the invention also claims protection of the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1a1a
Gesamtmenge möglicher BetriebsartenTotal possible operating modes
1b1b
Menge der möglichen Betriebsarten für einen vorgegebenen FahrzeugbewegungszustandSet of possible operating modes for a given vehicle movement state
1c1c
Erste Auswahl möglicher BetriebsartenFirst choice of possible operating modes
22
Mögliche E-Maschinenmomente für eine BetriebsartPossible E machine torques for one operating mode
2a2a
Optimales E-Maschinenmoment für eine BetriebsartOptimal E-machine torque for one operating mode
33
Optimale BetriebsartOptimal mode of operation
44
Fahrzeugsteuerung.Vehicle control.
4a4a
WirkungsgradkennfelderEfficiency maps
55
Mögliche Werte der Bewertungsvariable Wirkungsgrad der elektrischen TraktionsmaschinePossible values of the evaluation variable Efficiency of the electric traction machine
5a5a
Erster Optimalwert der Variable WirkungsgradFirst optimum value of the variable efficiency
5b5b
Wert der Variable Wirkungsggrad im Betriebspunkt des optimalen E-MaschinenmomentsValue of the variable efficiency at the operating point of the optimum e-machine torque
5c5c
Verlauf der gewichteten ersten Abweichung der Bewertungsvariable WirkungsgradCourse of the weighted first deviation of the evaluation variable efficiency
5d5d
Zweiter Optimalwert der Variable WirkungsgradSecond optimum value of the variable efficiency
5e5e
Zweite gewichtete Abweichung der Bewertungsvariable WirkungsgradSecond weighted deviation of the evaluation variable efficiency
66
Mögliche Werte der Bewertungsvariable BatterieleistungPossible values of the evaluation variable battery power
6a6a
Erster Optimalwert der Variable BatterieleistungFirst optimum value of the battery power variable
6b6b
Wert der Variable Batterieleistung im Betriebspunkt des optimalen E-MaschinenmomentsValue of the battery power variable at the operating point of the optimum e-machine torque
6c6c
Verlauf der gewichteten ersten Abweichung der Bewertungsvariable BatterieleistungCourse of the weighted first deviation of the evaluation variable battery power
6d6d
Zweiter Optimalwert der Variable BatterieleistungSecond optimum value of the variable battery power
6e6e
Zweite gewichtete Abweichung der Bewertungsvariable BatterieleistungSecond weighted deviation of the evaluation variable battery power
77
Mögliche Werte der dritten BewertungsvariablePossible values of the third evaluation variable
7a7a
Erster Optimalwert der dritten BewertungsvariableFirst optimum value of the third evaluation variable
7b7b
Wert der dritten Bewertungsvariable im Betriebspunkt des optimalen E-MaschinenmomentsValue of the third evaluation variable at the operating point of the optimum e-machine torque
7c7c
Verlauf der gewichteten ersten Abweichung der dritten BewertungsvariableCourse of the weighted first deviation of the third valuation variable
7d7d
Zweiter Optimalwert der dritten VariableSecond optimal value of the third variable
7e7e
Zweite gewichtete Abweichung der dritten BewertungsvariableSecond weighted deviation of the third weighting variable
99
Ausgeschlossene E-Momente gemäß AusschlusskriterienExcluded e-moments according to exclusion criteria
1010
Minimax-KurveMinimax curve
10a10a
Minimum der Minimax-KurveMinimum of the minimax curve
1111
FahrzeugbewegungszuständeVehicle motion states
1212
Zuordnung von möglichen Betriebsarten zu bestimmten FahrzeugbewegungszuständenAssignment of possible operating modes to specific vehicle movement states

Claims (10)

  1. Method for selecting a mode of operation of a hybrid vehicle, in which a mode of operation, ideal for the current instant of operation in respect of predetermined target criteria, with a corresponding ideal power distribution in the drivetrain is selected from a predetermined set of possible modes of operation (1a) of a hybridized drivetrain, wherein at least one evaluation variable is determined (S1) for each of the predetermined target criteria for the quantitative description of the respective target criterion, comprising the following steps:
    - determining possible power distributions (2) in the drivetrain (S3) for each mode of operation of a first selection (1c) of possible modes of operation; and
    - determining values (5, 6, 7) of the evaluation variables for each one of the determined power distributions (2) of the respective mode of operation for each mode of operation of the first selection and determining an ideal power distribution (2a) in the drivetrain by means of the determined values of the evaluation variables for the respective mode of operation (S4); and
    - selecting an ideal mode of operation by means of those values of the evaluation variables which the latter have for the modes of operation of the first selection, in each case at the operating point of the determined ideal power distribution (S5) characterized in that the following steps are carried out for each mode of operation of the first selection for the purposes of determining the ideal power distribution for each mode of operation of the first selection (S4):
    a) determining a first ideal value (5a, 6a, 7a) of the evaluation variable for each evaluation variable in the respective mode of operation, wherein the first ideal value is preferably (S42)
    a1) set as an extremal value (5a, 7a) of the determined values of the evaluation variable in the respective mode of operation if the target described by the evaluation variable is an extremization target, and
    a2) predetermined as a setpoint value (6a) which is independent of the determined values of the evaluation variable in the respective mode of operation if the target described by the evaluation variable is an approximation target;
    b) determining weighted first deviations (5c, 6c, 7c) of the values of the respective evaluation variable for each evaluation variable from the determined first ideal value (5a, 6a, 7a) of the respective evaluation variable (S43); and
    c) determining the ideal power distribution of the respective mode of operation using a predetermined first decision rule (S44), which sets (S44) an ideal power distribution (2a) depending on the determined weighted first deviations (5c, 6c, 7c) of the evaluation variables; and/or in that the following steps are carried out for selecting an ideal mode of operation from the first selection of possible modes of operation:
    a) determining a second ideal value (5d, 6d, 7d), valid for all modes of operation of the first selection, of the evaluation variable (S52) for each evaluation variable, wherein the second ideal value is preferably
    a1) set as an extremal value of the values (5b, 7b) of the respective evaluation variables at the operating point of the determined ideal power distribution in all modes of operation of the first selection if the target described by the evaluation variable is an extremization target, and
    a2) predetermined as a setpoint value (6d) which is independent of the determined values (5b, 7b) of the respective evaluation variable if the target described by the evaluation variable is an approximation target;
    b) determining a weighted second deviation (5e, 6e, 7e), which is respectively determined for each evaluation variable in each mode of operation of the first selection and which respectively specifies (S53) a weighted deviation of the second ideal value (5b, 6d, 7d) of the respective evaluation variable from the value of the evaluation variables at the operating point (2a) of the determined ideal power distribution for the respective mode of operation,
    c) selecting the ideal mode of operation using a predetermined second decision rule which evaluates the modes of operation of the first selection, in each case in a manner dependent on the weighted second deviations (5e, 6e, 7e) of the evaluation variables, and sets (S54) an ideal mode of operation (BA2).
  2. Method according to Claim 1, characterized by at least one weighting factor for each evaluation variable for determining the weighted
    a) first deviations (5c, 6c, 7c), which weighting factor scales the difference in terms of magnitude of the values of the evaluation variables from the first ideal value of the respective evaluation variable to a dimensionless basis or to a cost basis common to all evaluation variables; and/or
    b) second deviations (5e, 6e, 7e, 8e), which weighting factor scales the difference in terms of magnitude of the values of the evaluation variables from the second ideal value of the respective evaluation variable to a dimensionless basis or to a cost basis common to all evaluation variables.
  3. Method according to Claim 1 or 2, characterized
    a) in that, in accordance with the second decision rule, the weighted second deviations (5e, 6e, 7e, 8e) of the evaluation variables of in each case one mode of operation are summed and the mode of operation whose summed value (S2) of the summed second deviations (□1, □2, □3) is minimal is set as an ideal mode of operation; and/or
    b1) in that the first decision rule is a minimax decision rule and/or
    b2) in that, in accordance with the first decision rule, the largest first deviation (10) is established at each operating point of the possible power distributions of one mode of operation, in each case from the values of the weighted first deviations (5c, 6c, 7c) of the evaluation variables, and the operating point (2a) which has the smallest (10a) one of the established largest first deviations (10) is set as ideal power distribution.
  4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that determining the first selection of the modes of operation comprises the following steps:
    a) predetermining possible vehicle movement states (11) of the hybrid vehicle, possible modes of operation of the drivetrain and an assignment (12) specifying which ones of the possible modes of operation are admissible in which vehicle movement state;
    b) determining a current vehicle movement state; and
    c) restricting the modes of operation of the vehicle to those that are assigned to the determined current vehicle movement state (S21).
  5. Method according to Claim 4, characterized in that determining the first selection of the modes of operation comprises the following steps:
    a) predetermining at least one restriction rule which sets which modes of operation are currently available depending on at least one operating parameter and independently of a current torque requirement and the current vehicle movement state; and
    b) restricting the modes of operation of the vehicle to those which are currently available in accordance with the at least one restriction rule (S22) .
  6. Method according to Claim 5, characterized in that, in accordance with the at least one restriction rule, an availability of components in the drivetrain is checked, in particular of an electric energy store and/or an electric traction machine.
  7. Method according to one of the preceding claims, characterized
    a) in that values (9) of the power distribution of the modes of operation which should be excluded as possible operating points are determined on the basis of predetermined exclusion criteria, and
    b) in that, for the purposes of determining the ideal power distribution for each mode of operation of the first selection, only those values of the possible power distribution and the respectively assigned values of the evaluation variables which were not excluded by means of the exclusion criteria are used (S45).
  8. Method according to one of the preceding claims, characterized
    a) in that the vehicle is a parallel hybrid vehicle; and
    b) in that the power distributions in the drivetrain which are possible for each mode of operation are established as the torques generable by the electric traction machine, taking into account the capabilities of the components in the drivetrain; and
    c) in that the ideal power distribution is determined by a torque (2a) of the electric traction machine which is ideal in respect of the predetermined target criteria.
  9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the possible modes of operation of the drivetrain comprise at least some of the following modes of operation: pure combustion-engine-related travel, pure electric travel with the combustion engine switched off, electric travel with the combustion engine operating at idle speed, boost operation, brake recuperation, electric start, load-point increase, load-point reduction and the so-called genset operation.
  10. Hybrid vehicle, in particular commercial vehicle, comprising a control apparatus for selecting a mode of operation of the hybrid vehicle configured to carry out the method according to one of Claims 1 to 9.
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